CN107650686A - 平衡车电池的双重保护电路及其保护方法 - Google Patents

平衡车电池的双重保护电路及其保护方法 Download PDF

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Abstract

一种平衡车电池的双重保护电路及保护方法，其中电路包括第一保护模块IC和第二保护模块MCU，第一放电控制开关和第二放电控制开关，第一放电控制开关和第二放电控制开关串联在电池主回路中，第一保护模块IC获取电池的实时放电工作参数，当实时放电工作参数发生异常时，第一保护模块IC1控制第一放电控制开关断开；第二保护模块MCU实时获取第一保护模块IC1的实时放电工作参数，与第二保护模块MCU预先设定的标准放电工作参数进行比较，当放电实时参数超过预定的放电工作参数时，第二保护模块MCU控制第二放电控制开关。本发明具有在充电或放电都能双重独立的控制主回路的优点。

Description

平衡车电池的双重保护电路及其保护方法
技术领域
本发明涉一种平衡车电池的双重保护电路及其保护方法。
背景技术
所有生产、进口和销售的平衡车都必须要符合安全标准，该标准明确提出电池过充、过放、过流、过温需要双重相互独立的保护机制。所有不符合上述标准的平衡车产品在使用中都有潜在起火的风险，将会给消费者带来严重的人身伤害或者威胁生命财产安全。
传统的平衡车的电也池保护方案大多采用的是纯硬件电路方案，既采用双保护IC来实现，纯硬件电路的缺点是不能够有效的实时的把电池的信息反馈给主控板，导致在极个别电池在出现异常的情况时，不能够有效的起到保护作用。为了改善这个情况，人们提出了一个副保护模块IC加上一主保护模块MCU保护的方案，如中国专利文献CN103490390公开了一种具有双重保护功能的电池管理***及方法，它包括模拟前端IC控制开关电路和MCU控制开关电路，所述模拟前端IC控制开关电路对应控制第一MOS管和MCU控制开关电路对应控制第二MOS管，进而第一MOS管或第二MOS管又通过一个第三MOS管来控制主放电回路，达到保护电池的目的。这种电池管理***的问题是，一旦第三MOS管失效，不受第一MOS管或第二MOS管的控制，那么整个控制电路就失效了，起不到任何保护作用。更达不到新标准中对主回路里的保护要求，即需要双重独立的控制回路，一旦该主回路里面的MOS管失效了，另一个保护MOS管也能够单独的起到保护作用，真正地实现双重保护的目的。
发明内容
为了克服上述问题，本发明向社会提供一种可以双重独立的控制主回路的平衡车电池的双重保护电路及其保护方法。
本发明的一种技术方案是：提供一种平衡车电池的双重保护电路，包括第一保护模块IC和第二保护模块MCU，第一放电控制开关和第二放电控制开关，所述第一放电控制开关和第二放电控制开关串联在电池主回路中，所述第一保护模块IC获取电池的实时放电工作参数，当所述实时放电工作参数发生异常时，所述第一保护模块IC1控制第一放电控制开关断开；所述第二保护模块MCU实时获取第一保护模块IC1的实时放电工作参数，与第二保护模块MCU预先设定的标准放电工作参数进行比较，当放电实时参数超过预定的放电工作参数时，所述第二保护模块MCU控制第二放电控制开关。
作为对本发明的改进，所述第二保护模块MCU实时获取第一保护模块IC的实时工作参数，与第二保护模块MCU预先设定的标准放电工作参数进行比较，当放电实时参数超过预定的放电工作参数时，且所述第一放电控制开关处于闭合时，所述第二保护模块MCU控制第二放电控制开关。
作为对本发明的改进，还包括第一充电控制开关和第二充电控制开关，所述第一充电控制开关和第二充电控制开关串联在电池主回路中，所述第一保护模块IC获取电池的实时充电工作参数，当所述实时充电工作参数发生异常时，所述第一保护模块IC控制第一充电控制开关断开；所述第二保护模块MCU实时获取第一保护模块IC的实时充电工作参数，与第二保护模块MCU预先设定的标准充电工作参数进行比较，当充电实时参数超过预定的充电工作参数时，所述第二保护模块MCU控制第二充电控制开关。
作为对本发明的改进，所述第二保护模块MCU实时获取第一保护模块IC的实时充电工作参数，与第二保护模块MCU预先设定的标准充电工作参数进行比较，当充电实时参数超过预定的充电工作参数时，且所述第一充电控制开关处于闭合时，所述第二保护模块MCU控制第二充电控制开关。
作为对本发明的改进，所述第一放电控制开关和第二放电控制开关是MOS管。
作为对本发明的改进，所述MOS管是N型MOS管或P型MOS管。
作为对本发明的改进，所述第一充电控制开关和第二充电控制开关是MOS管。
作为对本发明的改进，所述MOS管是N型MOS管或P型MOS管。
作为对本发明的改进，所述实时放电工作参数包括电压、电流和温度中的一种；或者所述实时放电工作参数包括电压、电流和温度中的一种以上的参数。
作为对本发明的改进，所述实时充电工作参数包括电压、电流和温度中的一种；或者所述实时充电工作参数包括电压、电流和温度中的一种以上的参数。
本发明还提供一种平衡车电池的双重保护方法，包括第一保护模块IC和第二保护模块MCU，所述第二保护模块MCU（2），按如下步骤控制MOS管；
S1、上电开始；
S2、设置充/放电MOS管为开的标志位；
S3、电池状态位是否置位休眠模式，如果是，跳转至S6步，如果否，则进入下一步；
S4、电池状态位是否置位短路，如果是，跳转至S6步，如果否，则进入下一步；
S5、电池状态位是否置位放电过流，如果是，进入S6步，如果否，则跳转至S7步；
S6、充/放电MOS管断开；
S7、电池状态位是否置位过充，如果是，跳转至S10步，如果否，则进入下一步；
S8、电池状态位是否置位充电温度高，如果是，跳转至S10步，如果否，则进入下一步；
S9、电池状态位是否置位充电温度低，如果是，进入第S10步，如果否，跳转至第11步；
S10、电池状态位是否置位放充，如果是，进入跳转至S12步，如果否，跳转至S14步；
S11、电池状态位是否置位充电过流，如果是，跳转至S14步，如果否，进入下一步；
S12、充/放电MOS管闭合；
S13、电池状态位是否置位过放，如果是，跳转至S16步，如果否，进入第15步；
S14、充电断开，放电闭合；
S15、是否有按键请求，
S16、电池状态位是否置位充电，如果是，跳转至S18步，如果否，跳转至第19步；
S17、电池状态位是否置位放电温度低，如果是，跳转至S21步，如果否，跳转至第20步；
S18、充/放电MOS管闭合；
S19、充电MOS管闭合，放电MOS管断开；
S20、电池状态位是否置位放电温度高，如果是，进入第S21步，如果否，跳转至第22步；
S22、结束。
本发明具有在充电或放电都能双重独立的控制主回路的优点。
附图说明
图1是本发明第一种实施例的平面结构示意图。
图2是本发明MCU的控制方法的流程示意图（上部分）。
图3是本发明MCU的控制方法的流程示意图（接图2）。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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组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”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”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，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，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。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的具体含义。
请参见图1，图1揭示的是一种平衡车电池的双重保护电路，包括第一保护模块IC1和第二保护模块MCU2，第一放电控制开关3和第二放电控制开关4，所述第一放电控制开关3和第二放电控制开关4串联在电池主回路中，所述第一保护模块IC1获取电池7的实时放电工作参数，当所述实时放电工作参数发生异常时，所述第一保护模块IC1控制第一放电控制开关3断开；所述第二保护模块MCU2实时获取第一保护模块IC1的实时放电工作参数，与第二保护模块MCU2预先设定的标准放电工作参数进行比较，当放电实时参数超过预定的放电工作参数时，所述第二保护模块MCU2控制第二放电控制开关4断开。通常情况下，所述实时放电工作参数可以是电压、电流和温度中的一种；或者是电压、电流和温度中的一种以上的参数，如两种或三种。
优选的，所述第二保护模块MCU2实时获取第一保护模块IC1的实时工作参数，与第二保护模块MCU2预先设定的标准放电工作参数进行比较，当放电实时参数超过预定的放电工作参数时，且所述第一放电控制开关3处于闭合时，所述第二保护模块MCU2控制第二放电控制开关4。这种情况是，当放电工作参数异常，但是第一放电控制开关3任然处于闭合时，所述第二保护模块MCU2控制第二放电控制开关4断开。
优选的，本发明还包括第一充电控制开关5和第二充电控制开关6，所述第一充电控制开关5和第二充电控制开关6串联在电池主回路中，所述第一保护模块IC1获取电池7的实时充电工作参数，当所述实时充电工作参数发生异常时，所述第一保护模块IC1控制第一充电控制开关5断开；所述第二保护模块MCU2实时获取第一保护模块IC1的实时充电工作参数，与第二保护模块MCU2预先设定的标准充电工作参数进行比较，当充电实时参数超过预定的充电工作参数时，所述第二保护模块MCU2控制第二充电控制开关6断开。
优选的，所述第二保护模块MCU2实时获取第一保护模块IC1的实时充电工作参数，与第二保护模块MCU2预先设定的标准充电工作参数进行比较，当充电实时参数超过预定的充电工作参数时，且所述第一充电控制开关5处于闭合时，所述第二保护模块MCU2控制第二充电控制开关6断开。
优选的，所述第一放电控制开关3、第二放电控制开关4、所述第一充电控制开关5和第二充电控制开关6是MOS管。所述MOS管可以是N型MOS管或P型MOS管。
优选的，所述实时充电工作参数包括电压、电流和温度中的一种；或者所述实时充电工作参数包括电压、电流和温度中的一种以上的参数。
本发明还可以设计成一种平衡车电池的双重保护电路，包括第一保护模块IC1和第二保护模块MCU2，第一充电控制开关5和第二充电控制开关6，所述第一充电控制开关5和第二充电控制开关6串联在电池主回路中，所述第一保护模块IC1获取电池7的实时充电工作参数，当所述实时充电工作参数发生异常时，所述第一保护模块IC1控制第一充电控制开关5断开；所述第二保护模块MCU2实时获取第一保护模块IC1的实时充电工作参数，与第二保护模块MCU2预先设定的标准充电工作参数进行比较，当充电实时参数超过预定的充电工作参数时，所述第二保护模块MCU2控制第二充电控制开关6断开。
这种情况下，也可以增加第一放电控制开关3和第二放电控制开关4串联在电池主回路中的结构来改进这种实施例，具体结构，读者参见对上述方案的解释是不难理解的。
请参见图2和图3，本发明中的图2和图3合起来是一整个流程示意图，由于不能在一张纸中将图2和图3的内容画在一起，所以分成两张画出。本发明还提供一种平衡车电池的双重保护方法，该方法是以上述各实施例所公开的双重保护电路为基础提出的保护方法，至少包括第一保护模块IC1和第二保护模块MCU2、所述第二保护模块MCU2，第一放电控制开关3、第二放电控制开关4、第一充电控制开关5和第二充电控制开关6，并按图1所示方式联接，所述第二保护模块MCU2按如下步骤控制MOS管；
S1、上电开始；
S2、设置充/放电MOS管为开的标志位；本步的MOS管包括第一放电控制开关3、第二放电控制开关4、第一充电控制开关5和第二充电控制开关6；
S3、电池状态位是否置位休眠模式，如果是，跳转至S6步，如果否，则进入下一步；这一步主要检查是否长时间没有使用，电池处于休眠模式；
S4、电池状态位是否置位短路，如果是，跳转至S6步，如果否，则进入下一步；这一步主要检查电池是否有短路现象；
S5、电池状态位是否置位放电过流，如果是，进入S6步，如果否，则跳转至S7步；
S6、充/放电MOS管断开；本步的MOS管包括第一放电控制开关3、第二放电控制开关4、第一充电控制开关5和第二充电控制开关6；
S7、电池状态位是否置位过充，如果是，跳转至S10步，如果否，则进入下一步；
S8、电池状态位是否置位充电温度高，如果是，跳转至S10步，如果否，则进入下一步；
S9、电池状态位是否置位充电温度低，如果是，进入第S10步，如果否，跳转至第11步；
S10、电池状态位是否置位放充，如果是，进入跳转至S12步，如果否，跳转至S14步；
S11、电池状态位是否置位充电过流，如果是，跳转至S14步，如果否，进入下一步；
S12、充/放电MOS管闭合；本步的MOS管包括第一放电控制开关3、第二放电控制开关4、第一充电控制开关5和第二充电控制开关6；
S13、电池状态位是否置位过放，如果是，跳转至S16步，如果否，进入第15步；
S14、充电MOS管断开，放电MOS管闭合；本步的充电MOS管是第一放电控制开关3和第一充电控制开关5，放电MOS管是第二放电控制开关4和第二充电控制开关6；
S15、是否有按键请求，这步是说是否需要人为指令；
S16、电池状态位是否置位充电，如果是，跳转至S18步，如果否，跳转至第19步；
S17、电池状态位是否置位放电温度低，如果是，跳转至S21步，如果否，跳转至第20步；
S18、充/放电MOS管闭合；本步的MOS管包括第一放电控制开关3、第二放电控制开关4、第一充电控制开关5和第二充电控制开关6；
S19、充电MOS管闭合，放电MOS管断开；本步的充电MOS管是第一放电控制开关3和第一充电控制开关5，放电MOS管是第二放电控制开关4和第二充电控制开关6；
S20、电池状态位是否置位放电温度高，如果是，进入第S21步，如果否，跳转至第22步；
S22、结束。
上述各实施例中，正常工作时，所述第一放电控制开关3、第二放电控制开关4、所述第一充电控制开关5和第二充电控制开关6均处于闭合状态。
需要说明的是，针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地解释本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种平衡车电池的双重保护电路，包括第一保护模块IC（1）和第二保护模块MCU（2），第一放电控制开关（3）和第二放电控制开关（4），其特征在于，所述第一放电控制开关（3）和第二放电控制开关（4）串联在电池主回路中，所述第一保护模块IC（1）获取电池（7）的实时放电工作参数，当所述实时放电工作参数发生异常时，所述第一保护模块IC（1）控制第一放电控制开关（3）断开；所述第二保护模块MCU（2）实时获取第一保护模块IC（1）的实时放电工作参数，与第二保护模块MCU（2）预先设定的标准放电工作参数进行比较，当放电实时参数超过预定的放电工作参数时，所述第二保护模块MCU（2）控制第二放电控制开关（4）断开。
2.根据权利要求1所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，所述第二保护模块MCU（2）实时获取第一保护模块IC（1）的实时工作参数，与第二保护模块MCU（2）预先设定的标准放电工作参数进行比较，当放电实时参数超过预定的放电工作参数时，且所述第一放电控制开关（3）处于闭合时，所述第二保护模块MCU（2）控制第二放电控制开关（4）断开。
3.根据权利要求1或2所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，还包括第一充电控制开关（5）和第二充电控制开关（6），所述第一充电控制开关（5）和第二充电控制开关（6）串联在电池主回路中，所述第一保护模块IC（1）获取电池（7）的实时充电工作参数，当所述实时充电工作参数发生异常时，所述第一保护模块IC（1）控制第一充电控制开关（5）断开；所述第二保护模块MCU（2）实时获取第一保护模块IC（1）的实时充电工作参数，与第二保护模块MCU（2）预先设定的标准充电工作参数进行比较，当充电实时参数超过预定的充电工作参数时，所述第二保护模块MCU（2）控制第二充电控制开关（6）断开。
4.根据权利要求3所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，所述第二保护模块MCU（2）实时获取第一保护模块IC（1）的实时充电工作参数，与第二保护模块MCU（2）预先设定的标准充电工作参数进行比较，当充电实时参数超过预定的充电工作参数时，且所述第一充电控制开关（5）处于闭合时，所述第二保护模块MCU（2）控制第二充电控制开关（6）断开。
5.根据权利要求1或2所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，所述第一放电控制开关（3）和第二放电控制开关（4）是MOS管。
6.根据权利要求5所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，所述MOS管是N型MOS管或P型MOS管。
7.根据权利要求3所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，所述第一充电控制开关（5）和第二充电控制开关（6）是MOS管。
8.根据权利要求7所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，所述MOS管是N型MOS管或P型MOS管。
9.根据权利要求1或2所述的平衡车电池的双重保护电路，其特征在于，所述实时放电工作参数包括电压、电流和温度中的一种；或者所述实时放电工作参数包括电压、电流和温度中的一种以上的参数。
10.一种利用权利要求1至9中任何一项权利要求所述的双重保护电路的双重保护方法，其特征在于，第二保护模块MCU（2）按如下步骤控制MOS管；
S1、上电开始；
S2、设置充/放电MOS管为开的标志位；
S3、电池状态位是否置位休眠模式，如果是，跳转至S6步，如果否，则进入下一步；
S4、电池状态位是否置位短路，如果是，跳转至S6步，如果否，则进入下一步；
S5、电池状态位是否置位放电过流，如果是，进入S6步，如果否，则跳转至S7步；
S6、充/放电MOS管断开；
S7、电池状态位是否置位过充，如果是，跳转至S10步，如果否，则进入下一步；
S8、电池状态位是否置位充电温度高，如果是，跳转至S10步，如果否，则进入下一步；
S9、电池状态位是否置位充电温度低，如果是，进入第S10步，如果否，跳转至第11步；
S10、电池状态位是否置位放充，如果是，进入跳转至S12步，如果否，跳转至S14步；
S11、电池状态位是否置位充电过流，如果是，跳转至S14步，如果否，进入下一步；
S12、充/放电MOS管闭合；
S13、电池状态位是否置位过放，如果是，跳转至S16步，如果否，进入第15步；
S14、充电断开，放电闭合；
S15、是否有按键请求，
S16、电池状态位是否置位充电，如果是，跳转至S18步，如果否，跳转至第19步；
S17、电池状态位是否置位放电温度低，如果是，跳转至S21步，如果否，跳转至第20步；
S18、充/放电MOS管闭合；
S19、充电MOS管闭合，放电MOS管断开；
S20、电池状态位是否置位放电温度高，如果是，进入第S21步，如果否，跳转至第22步；
S22、结束。
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