CN105449790A - 一种智能电池组及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种智能电池组及控制方法。该智能电池组包括：电池芯、控制器和插接件；控制器分别与电池芯及插接件连接，用于控制电池组的开闭，以及收集所述电池芯的实时数据；插接件包括主插接件及通信接口；主插接件用于与用电设备连接，通信接口用于对外输出电池芯的实时数据及接收控制电池组开闭的控制信号。控制方法主要包括放电控制方法、充电控制方法以及通信方法，使电池组放电状态下被授权时不执行保护策略；同时，智能电池组具有自检测功能，可以将电池芯的实时数据传输给用户查询，以便用户综合评估和使用电池，最终达到延长电池使用寿命的目的。

Description

一种智能电池组及控制方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种智能电池组及控制方法。
背景技术
电池组是机器人领域必须要用到的动力源。现有的电池组通常只是单纯的提供充放电的功能，并有一些简单的保护措施，越来越难以适应各种类型各种领域的机器人的需要。
例如在无人机领域中，由于无人机的工作状态的特殊性，所以对电源也有独特的要求，以保证无人机能够正常的工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能电池组机器控制方法，以能够更好的满足某些有特殊要求的装置，尤其是无人机的使用需求。
本发明提供的智能电池组，包括：电池芯、控制器和插接件；
所述控制器分别与所述电池芯及所述插接件连接，用于控制电池组的开闭，以及收集所述电池芯的实时数据；
所述插接件包括主插接件及通信接口；所述主插接件，用于与用电设备连接，给所述用电设备供电；所述通信接口，用于对外输出电池芯的实时数据及接收控制电池组开闭的控制信号。
进一步的，所述的智能电池组还包括显示灯以及按键；
所述显示灯与所述按键均与所述控制器连接，显示灯显示电池组的电量，按键控制显示灯的显示状态。
进一步的，所述通信接口包括对外通信的IIC接口，以及控制电池组开闭的对外开关接口。
进一步的，所述显示灯包括多个LED灯，以LED亮起的数量表示电池组剩余电量的多少。
进一步的，所述的智能电池组还包括外壳；所述电池芯安装在外壳内部，插接件及控制器安装在外壳的侧面或底面，显示灯及按键设置在外壳的顶面。
进一步的，所述控制器还包括电量监测模块、电压电流检测模块、充放电次数记录模块、充放电电流控制模块以及温度监测模块。
进一步的，所述的智能电池组还包括充电保护模块、放电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块、温度过高保护模块以及报警模块。
本发明提供的基于所述的智能电池组的控制方法，包括：
所述控制器检测所述智能电池组的当前状态；
若检测所述智能电池组处于放电状态，则所述控制器进一步检测是否接收到授权信号；
若所述控制器未检测到所述授权信号，则在检测所述智能电池组的当前状态异常时，控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块工作；
若所述控制器检测到所述授权信号，则控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块停止工作，在检测所述智能电池组的当前状态异常时，仅控制所述报警模块工作。
进一步的，所述的控制方法还包括：
若检测所述智能电池组处于充电状态，所述控制器在检测所述智能电池组的当前状态异常时，控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块工作；
且所述电量监测模块实时检测各节电池的电量，所述控制器控制各节电池的充电保持均衡。
进一步的，所述的控制方法还包括：所述控制器将电池芯的电量信息、温度信息、电压信息、电流信息、充放电次数信息以及设计参数实时输送给用户。
本发明的有益效果为：
所述智能电池组具有自检测电量、电流、电压、充放电次数、剩余寿命等信息，并可以将其实时传输给用户查询，以便用户综合评估和使用电池，最终达到延长电池使用寿命的目的；
所述智能电池组能够随时显示剩余电量；
所述智能电池组能够自动执行各种越界保护策略，并在有授权的情况下，停止越界保护仅发出警告，以保证在电池有故障的情况下，仍能够坚持使用一段时间，从而增加了安全性；
所述智能电池组在充电时可以保持各节电池的充电均衡性，从而保证各节电池均能充满电，并延长电池的使用寿命；且在充电时，通过设置充电电流值，使其保持在恒流充电状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的智能电池组的模块示意图；
图2为本发明提供的智能电池组的外观示意图；
图3为本发明提供的智能电池组的充放电控制流程示意图。
附图标记：
1-外壳；2-控制器；3-插接件；
31-主插接件；32-通信接口；4-显示灯；
5-按键。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明提供的智能电池组的模块示意图；图2为本发明提供的智能电池组的外观示意图。
该智能电池组主要包括：电池芯、控制器、插接件、显示灯以及按键几部分。
具体的连接关系为：
控制器分别与电池芯及插接件连接，用于控制电池组的开闭，以及收集所述电池芯的实时数据；
插接件包括主插接件及通信接口；主插接件，用于与用电设备连接，给用电设备供电；通信接口，包括IIC接口，用于对外输出电池芯的实时数据，以及对外开关接口，用于接收控制电池组开闭的控制信号；
显示灯与按键均与所述控制器连接，显示灯显示电池组的电量，按键控制显示灯的显示状态。
具体的电池结构如图2所示：电池芯安装在外壳1内部，插接件3及控制器2安装在外壳1的侧面或底面，显示灯4及按键5设置在外壳1的顶面。
外壳尺寸可以选用110×55×55，单位为mm，整个电池组的总重量不大于560g。
插接件3主要包括主插接件31以及通信接口32。
主插接件31为阴孔，包括电池P+和P-插接件(即充电/放电正极和充电/放电负极)；
通信接口32为阴孔，包括IIC接口和对外开关接口。其中，对外开关接口用于开关电池的对外功率输出。初始电池关闭，通过对外开关接口来开启或关闭电池。
显示灯4包括4个LED灯，以LED亮起的数量表示电池组剩余电量的多少。
具体为：按键5按下时，显示电池组的电量，再按即关闭显示。4个LED灯均为蓝色，亮起1个表示电量为25％，亮起2个表示电量为50％，亮起3个表示电量为75％，亮起4个表示电量为100％。在充电状态下，显示灯4的电量充满程度显示与前面一致，但保持闪烁状态，当电量充满时，显示灯4自动熄灭。
所述控制器还包括电量监测模块、电压电流检测模块、充放电次数记录模块、充放电电流控制模块以及温度监测模块。
同时，所述智能电池组内还包括充电保护模块、放电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块、温度过高保护模块以及报警模块。
所述充电保护模块的执行策略为：当充电时检测到电池组总电压达到预设值，并且达到预设时间，保护被触发，充电MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)将关断；保护后如果电池组电压恢复到预设值，且无fully状态或检测到放电电流，保护被释放；
所述放电保护模块的执行策略为：放电时，检测到电池组总电压低于预设值，并且达到预设时间，报警被触发，IIC接口输出报警信息；保护后当检测到有充电电流或电压恢复到预设值，欠压报警被释放。
所述过电流保护模块的执行策略，分为充电和放电两种模式，具体为：
充电时，检测到电流达到预设值，并且达到预设时间，保护被触发，充电MOSFE关断；保护后如果电流恢复到预设值，且时间达到预设时间值或检测到放电电流，保护被释放；
放电时，检测到电流值达到预设值，并且达到预设时间，报警被触发，IIC接口输出报警信息；保护后若检测到平均放电电流低于预设保护值，并且时间达到预设值，或检测到充电电流，保护被释放。
所述短路保护模块的执行策略为：当检测到电流达到预设短路保护值，并且达到预设时间，报警被触发，IIC接口输出报警信息；
所述温度过高保护模块的执行策略为：包括低温保护和高温保护；
充电时，检测到电池组温度达到预设范围，并且时间达到预设值，保护被触发，充电MOSFET将关断；保护后若温度恢复到预设范围内，保护被释放；
放电时，检测到电池组温度达到预设范围，并且时间达到预设值，报警被触发，IIC接口输出报警信息；保护后若温度恢复到预设范围内，保护被释放。
该智能电池组的控制方法主要包括放电控制方法、充电控制方法以及通信方法，下面对其进行逐一说明。
(1)放电控制方法：
控制器首先检测智能电池组的当前状态；
若检测到智能电池组处于放电状态，则控制器进一步检测是否接收到设备(例如无人机主机)发来的授权信号；
若所述控制器未检测到所述授权信号，则在检测所述智能电池组的当前状态异常时，控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块工作；
若所述控制器检测到所述授权信号，则控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块停止工作，在检测所述智能电池组的当前状态异常时，仅控制所述报警模块工作。
这样，可以保证设备在特定状态下继续工作一段时间，提高了安全性，并能够设备起到一定的保护。
如无人机在飞行状态下电池组出现异常，此时无人机主机会向控制器发出授权信号，电池组的各保护模块停止保护，电池组可以持续供电，以保证无人机可以继续飞行一段时间，不至于失去动力直接坠落。
(2)充电控制方法：
若检测所述智能电池组处于充电状态，所述控制器在检测所述智能电池组的当前状态异常时，控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块工作；
在充电状态时，所述电量监测模块实时检测各节电池的电量，所述控制器控制各节电池的充电保持均衡；
另外，在充电时，预设恒流充电电流，以保证充电的安全性及充电效率。
(3)通信方法：
所述控制器将电池芯的电量信息、温度信息、电压信息、电流信息、充放电次数信息以及设计参数实时输送给用户。
通过在控制器内预设查询指令及输出代码，用户可以具体实时查询：剩余容量、剩余时间、电池模式、温度、电压、电流、平均电流、充电状态、平均放电时间、平均充满时间、充电电流、充电电压、设计容量、序列号、版本号等信息。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种智能电池组，其特征在于，包括：电池芯、控制器和插接件；
所述控制器分别与所述电池芯及所述插接件连接，用于控制电池组的开闭，以及收集所述电池芯的实时数据；
所述插接件包括主插接件及通信接口；所述主插接件，用于与用电设备连接，给所述用电设备供电；所述通信接口，用于对外输出电池芯的实时数据及接收控制电池组开闭的控制信号。
2.根据权利要求1所述的智能电池组，其特征在于，还包括显示灯以及按键；
所述显示灯与所述按键均与所述控制器连接，显示灯显示电池组的电量，按键控制显示灯的显示状态。
3.根据权利要求1所述的智能电池组，其特征在于，所述通信接口包括对外通信的IIC接口，以及控制电池组开闭的对外开关接口。
4.根据权利要求2所述的智能电池组，其特征在于，所述显示灯包括多个LED灯，以LED亮起的数量表示电池组剩余电量的多少。
5.根据权利要求2所述的智能电池组，其特征在于，还包括外壳；所述电池芯安装在外壳内部，插接件及控制器安装在外壳的侧面或底面，显示灯及按键设置在外壳的顶面。
6.根据权利要求1～5任一项所述的智能电池组，其特征在于，所述控制器还包括电量监测模块、电压电流检测模块、充放电次数记录模块、充放电电流控制模块以及温度监测模块。
7.根据权利要求6所述的智能电池组，其特征在于，还包括充电保护模块、放电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块、温度过高保护模块以及报警模块。
8.一种基于权利要求7所述的智能电池组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
所述控制器检测所述智能电池组的当前状态；
若检测所述智能电池组处于放电状态，则所述控制器进一步检测是否接收到授权信号；
若所述控制器未检测到所述授权信号，则在检测所述智能电池组的当前状态异常时，控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块工作；
若所述控制器检测到所述授权信号，则控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块停止工作，在检测所述智能电池组的当前状态异常时，仅控制所述报警模块工作。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：
若检测所述智能电池组处于充电状态，所述控制器在检测所述智能电池组的当前状态异常时，控制所述充电保护模块、过电流保护模块、短路保护模块和温度过高保护模块工作；
且所述电量监测模块实时检测各节电池的电量，所述控制器控制各节电池的充电保持均衡。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：所述控制器将电池芯的电量信息、温度信息、电压信息、电流信息、充放电次数信息以及设计参数实时输送给用户。
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