CN115158519A - 一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池保护板技术领域，且公开了一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案，包括保护板***，所述***由保护功能板和拓展功能板两部分构成；其中保护功能板包括由模拟前端芯片和采样均衡电路，MOS驱动电路及充电MOS和放电MOS；拓展功能板以单片机为核心，通过IIC或者SPI通信的方式与保护功能板的模拟前端芯片进行通信，以获取采集到的单体电压和电流。本发明通过分离式设计，对保护板拓展功能进行通用性设计，解决了传统定制式保护板的功能有限，型号繁多，备料及生产周期长等问题。

Description

一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案

技术领域

本发明涉及锂电池保护板技术领域，具体为一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案。

背景技术

锂电池相比铅酸电池具有循环寿命高，体积小，能量密度高等优点。随着锂电池在两轮换电领域的逐渐普及，将逐渐替代铅酸电池。由于低速两轮车进一步向智能化网联化方向发展，用户和车厂对车辆锂电池功能要求也越来越多。传统的只满足锂电池充放电保护功能的硬件保护板或者软件保护板已经不能满足现有功能需求。导致不同保护板厂家研发生产的保护板型号层出不穷，有的厂家具有多达上百种的保护板型号。

现有软件保护板需要外接搭配额外的网联模块(2G/4G+GPS)才能完成与云端平台的互联。商用换电保护板需要具备隔离485功能和智能充换电柜进行通信交互，有的电摩用保护板要求具有CAN通信功能。民用端智能两轮车为了让电池与仪表或者中控通信，要求保护板具有一线通通信功能。随着锂电安全要求的提高，锂电池保护板还需要具备水浸检测，多路温度检测，灭火器开启检测等安全相关检测功能。出于防盗要求，保护板还需要具备加速度传感功能，光照检测功能。考虑北方冬天低温充放电使用，还需要考虑加热驱动功能。为方便骑手查询电池状态，进行保护板参数修改和设置，还需要具备蓝牙连接通信功能。为方便车主直观观察电池电量等信息，还需要外挂显示屏等。

为了实现上面所述各种功能需求，由于这么多功能不是所有的客户都需要，而且不可能全部做到一块板子上，现有保护板厂家通常采用定制化设计，一块保护板功能及型号固定，这样导致保护板型号累加至上百种。这样给客户选型和厂家生产备料都造成极大的麻烦。导致产品BOM繁多，成本增加。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案，解决了上述背景技术中所存在的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案，包括保护板***，所述***由保护功能板和拓展功能板两部分构成；其中保护功能板包括由模拟前端芯片和采样均衡电路，MOS驱动电路及充电MOS和放电MOS；拓展功能板以单片机为核心，通过IIC或者SPI通信的方式与保护功能板的模拟前端芯片进行通信，以获取采集到的单体电压和电流；

拓展功能板主要功能包括：

有线通信功能：CAN通信，隔离485通信，RS232通信，UART通信，一线通信等；

无线通信功能：LET即4G通信，GPS定位，蓝牙通信；

电源控制：主要输出5V或者12V给外部显示灯模块或者器件使用；

功率驱动：用于驱动风扇，加热带，报警器等；

模拟输入：主要用于温度检测和水浸检测；

数字输入：灭火器启动检测；

数字输出：预留，用于客户特殊功能要求；

传感电路：主要包括加速度计，用于检测电池振动，光感检测通过检测光照进行开箱防盗报警。

优选的，根据实际电路板大小，保护功能板和拓展功能板可以设为上下层叠放和左右水平放置。

(三)有益效果

本发明提供了一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案，具备以下有益效果：

本发明通过分离式设计，对保护板拓展功能进行通用性设计，解决了传统定制式保护板的功能有限，型号繁多，备料及生产周期长等问题。

附图说明

图1为传统保护板功能框图；

图2为扩展式保护板功能框图；

图3为拓展功能板主MCU电路图；

图4为拓展功能板对外通信电路图；

图5为拓展功能板射频通信电路图；

图6为功率驱动电路图；

图7为模拟电路图；

图8为数字输入电路图；

图9为加速度和光照检测电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1：传统保护板功能框图，图中不同的保护板通信及功能电路是随客户需求而定制，因此每种类型的保护板其功能都不一样。

如图2：拓展式保护板功能框图，整个保护板***由保护功能板和拓展功能板两部分构成；其中保护功能板包括由模拟前端芯片和采样均衡电路，MOS驱动电路及充电MOS和放电MOS；拓展功能板以单片机为核心，通过IIC或者SPI通信的方式与保护功能板的模拟前端芯片进行通信，以获取采集到的单体电压和电流；根据实际电路板大小，保护功能板和拓展功能板可以设计为上下层叠放和左右水平放置

拓展功能板主要功能包括：

有线通信功能：CAN通信，隔离485通信，RS232通信，UART通信，一线通信等；

无线通信功能：LET即4G通信，GPS定位，蓝牙通信；

电源控制：主要输出5V或者12V给外部显示灯模块或者器件使用；

功率驱动：用于驱动风扇，加热带，报警器等；

模拟输入：主要用于温度检测和水浸检测；

数字输入：灭火器启动检测；

数字输出：预留，用于客户特殊功能要求；

传感电路：主要包括加速度计，用于检测电池振动，光感检测通过检测光照进行开箱防盗报警。

如图3：拓展功能板主MCU，根据功能种类，选择雅特力32位单片机AT32F413RCT7作为主控MCU。该单片机支持5路UART口，2路CAN，16通道ADC,最高55个GPIO，其功能外设完全满足功能扩展板的功能需求。

如图4：拓展功能板对外通信电路包括了CAN，隔离485，RS232通信电路。

如图5：拓展功能板射频通信电路，选用了移远公司的EC200U-CN模组，该4G模组同时具备GPS和蓝牙功能，只需要一路UART口即可与主控MCU通信。这样可以简化主控MCU和射频部分的通信连接。当然GPS和蓝牙也可以采用独立的模组，但是这样会占用更多的UART口。

如图6：功率驱动电路分低压功率驱动输出和高压功率驱动输出。其中低压驱动输出用于外部电源供电控制，风扇驱动和报警驱动。高压驱动输出主要用于给加热带供电，实现电池包加热功能。

如图7：模拟电路主要包括参考电压输出和输入信号RC滤波，待检测信号送至MCU的AD转换通道。模拟电路用于温度检测和水浸检测。

如图8：数字数入主要通过检测外部输入信号的高低电平，判断外部是否有连接或者动作发生。

如图9：加速度和光照检测电路。MCU通过IIC通信与加速度芯片进行通信。通过AD采样光照传感器的电压输出，判断当前光照强度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案，包括保护板***，其特征在于：所述***由保护功能板和拓展功能板两部分构成；其中保护功能板包括由模拟前端芯片和采样均衡电路，MOS驱动电路及充电MOS和放电MOS；拓展功能板以单片机为核心，通过IIC或者SPI通信的方式与保护功能板的模拟前端芯片进行通信，以获取采集到的单体电压和电流；

拓展功能板主要功能包括：

有线通信功能：CAN通信，隔离485通信，RS232通信，UART通信，一线通信等；

无线通信功能：LET即4G通信，GPS定位，蓝牙通信；

电源控制：主要输出5V或者12V给外部显示灯模块或者器件使用；

功率驱动：用于驱动风扇，加热带，报警器等；

模拟输入：主要用于温度检测和水浸检测；

数字输入：灭火器启动检测；

数字输出：预留，用于客户特殊功能要求；

传感电路：主要包括加速度计，用于检测电池振动，光感检测通过检测光照进行开箱防盗报警。

2.根据权利要求1所述的一种两轮电动车锂电池保护板功能扩展设计方案，其特征在于：根据实际电路板大小，保护功能板和拓展功能板可以设为上下层叠放和左右水平放置。

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