專利名稱：電池管理系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)進(jìn)行短路檢測(cè)與關(guān)斷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及串聯(lián)電池組管理技術(shù)，尤其涉及一種具有短路檢測(cè)及關(guān)斷功能的電池管理系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)進(jìn)行短路檢測(cè)與關(guān)斷的方法。
背景技術(shù)：
電池管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理電池、電池組之電量計(jì)算、控制、保護(hù)，各電池或電池組間的電量平衡、各種電性檢測(cè)、以及系統(tǒng)內(nèi)外的訊號(hào)通訊。一般而言，只要是使用到電池的產(chǎn)品，皆需要搭配電池管理系統(tǒng)來(lái)控制，尤其是使用電池串聯(lián)數(shù)目越高的電池組，越需要復(fù)雜的電池管理功能。以交通工具而言，串?dāng)?shù)由少到多可分為電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)高爾夫球車、電動(dòng)汽車等層次。串聯(lián)數(shù)目越高，代表所需伏特?cái)?shù)越高。電池管理系統(tǒng)通常包括電壓、溫度、電流等訊號(hào)偵測(cè)、各電池或電池組間的平衡控制、過(guò)充放保護(hù)、短路偵測(cè)與關(guān)斷等保護(hù)機(jī)制、電池容量、健康狀態(tài)等參數(shù)估算、以及通訊控制等各種技術(shù)與相應(yīng)的電子電路、軟硬體。針對(duì)串聯(lián)電池的電壓檢測(cè)，一般而言，可用掃描式，即在一區(qū)段時(shí)間內(nèi)分別依序偵測(cè)各電池的電壓，并透過(guò)放大器與A/D轉(zhuǎn)換器將訊號(hào)提供給微控制器。針對(duì)串聯(lián)電池的電池平衡，分為主動(dòng)式平衡與被動(dòng)式平衡兩種主動(dòng)式平衡是使用能量轉(zhuǎn)移的方式，將電池組或單顆電池中多余的電量轉(zhuǎn)移到電量不足的電池，從而在充電、靜止或放電時(shí)均可平衡；被動(dòng)式平衡是使用能量耗散的方式，將各電池中多余的電量以電阻方式耗散成熱，并且僅在充電時(shí)可以平衡。該種被動(dòng)式平衡可參考于2011年3月 16日公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第CN 101986508 A號(hào)，該專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種電池均衡裝置，該電池均衡裝置采用在電池組旁安裝一電阻，以便在某電池充電量快于其他電池時(shí)，將該電池的充電電流旁路到該電阻上，以阻止該電池充電，并將其充電電能轉(zhuǎn)換成熱能耗散出去。至于電池管理系統(tǒng)的保護(hù)功能，必須要具備過(guò)充放保護(hù)(其中包括過(guò)充電與過(guò)放電檢測(cè))、短路檢測(cè)與關(guān)斷等機(jī)制。通常可采用固定的保護(hù)IC方案搭配周邊電路設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，然而此方式受限于保護(hù)IC本身功能的支持，或者是不必要功能的提供。尤其是短路偵測(cè)的功能，會(huì)受限于保護(hù)IC所花費(fèi)的偵測(cè)時(shí)間，才能執(zhí)行關(guān)斷動(dòng)作，從而造成短路偵測(cè)及關(guān)斷的時(shí)間較長(zhǎng)。此外，現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)短路偵測(cè)關(guān)斷結(jié)束后，需要另一塊電路進(jìn)行短路的恢復(fù)，從而使得電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。因此，有必要提供一種新的電池管理系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)進(jìn)行短路檢測(cè)與關(guān)斷的方法以克服上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可快速進(jìn)行短路關(guān)斷的電池管理系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于一種采用該電池管理系統(tǒng)快速進(jìn)行短路檢測(cè)與關(guān)斷的方法。相應(yīng)地，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)，包括短路檢測(cè)與自鎖模組，該短路檢測(cè)與自鎖模組包括用以進(jìn)行短路檢測(cè)的短路檢測(cè)模塊及在短路檢測(cè)模塊檢測(cè)到電路短路發(fā)生后進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定的自鎖模塊，所述短路檢測(cè)模塊包括檢測(cè)信號(hào)線及連接于該檢測(cè)信號(hào)線以進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較的第一比較器；及
關(guān)斷電路模塊，該關(guān)斷電路模塊接收自鎖模塊發(fā)出的電路狀況信號(hào)以根據(jù)該電路狀況信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)斷電路處理。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述自鎖模塊包括連接于短路檢測(cè)模塊的鎖定電路單元及與鎖定電路單元連接的解鎖電路單元，所述鎖定電路單元包括RS觸發(fā)器，所述解鎖電路單元包括與非門電路。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述關(guān)斷電路模塊包括放電關(guān)斷單元，所述放電關(guān)斷單元設(shè)有一個(gè)在短路發(fā)生時(shí)進(jìn)行電路關(guān)斷的場(chǎng)效應(yīng)管。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池管理系統(tǒng)還包括一個(gè)連接于短路檢測(cè)與自鎖模組和關(guān)斷電路之間的電平轉(zhuǎn)換器。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池管理系統(tǒng)還包括一對(duì)電池兩側(cè)電壓進(jìn)行檢測(cè)的電壓檢測(cè)模組，及連接電壓檢測(cè)模組和短路檢測(cè)與自鎖模組的信號(hào)放大模組，所述信號(hào)放大模組包括用以進(jìn)行電流檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)放大模組。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池管理系統(tǒng)包括一個(gè)具有若干串聯(lián)電池的電池組及連接于該電池組以對(duì)所述電池進(jìn)行充電電量平衡控制的被動(dòng)平衡模組。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)進(jìn)行短路檢測(cè)及關(guān)斷的方法， 該電池管理系統(tǒng)還包括微控制器，該方法包括如下步驟
S01，短路檢測(cè)模塊接收到表征短路狀態(tài)的信號(hào)后經(jīng)由第一比較器輸出短路保護(hù)通知信號(hào)給自鎖模塊；
S02,自鎖模塊接收到所述短路保護(hù)通知信號(hào)后進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定，并發(fā)送所述短路保護(hù)通知信號(hào)給通知微控制器及關(guān)斷電路模塊短路發(fā)生；
S03，關(guān)斷電路模塊關(guān)斷電路以進(jìn)行短路保護(hù)并禁止輸出；
S04，微控制器檢測(cè)到所述短路保護(hù)通知信號(hào)后向自鎖模塊輸出低電平的放電控制信號(hào)以復(fù)位自鎖模塊。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述短路保護(hù)通知信號(hào)為低電平信號(hào)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放電控制信號(hào)為低電平信號(hào)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括如下步驟
S05, S04步驟后等待500us至20ms，微控制器向自鎖模塊輸出高電平的放電控制信號(hào)以使關(guān)斷電路導(dǎo)通；
S06，重復(fù)上述SOl至S05步驟，直至短路檢測(cè)模塊接收到的電壓或電流逐漸減小至保護(hù)電壓或電流界限內(nèi)，而在重復(fù)上述SOl至S05步驟后短路檢測(cè)模塊接收到的電壓或電流未變化時(shí)則微控制器不再向自鎖模組輸出高電平的放電控制信號(hào)以待短路解除。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)本發(fā)明電池管理系統(tǒng)的短路檢測(cè)與自鎖模組及關(guān)斷電路模塊可快速檢測(cè)短路狀況并及時(shí)進(jìn)行短路電路的關(guān)斷處理，從而有效地進(jìn)行電路的保護(hù)功能，其電路涉及組件較少，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明電池管理系統(tǒng)一具體實(shí)施方式
的方框電路圖； 圖2是圖1中電池管理系統(tǒng)的短路檢測(cè)與自鎖模組的詳細(xì)電路圖； 圖3是圖1中電池管理系統(tǒng)的關(guān)斷電路模塊的詳細(xì)電路圖4是本發(fā)明電池管理系統(tǒng)進(jìn)行短路檢測(cè)與關(guān)斷的時(shí)序分析圖； 圖5是本發(fā)明電池管理系統(tǒng)進(jìn)行短路恢復(fù)工作的時(shí)序分析圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。請(qǐng)參閱圖1所示為本發(fā)明電池管理系統(tǒng)100的一具體實(shí)施方式
。該電池管理系統(tǒng) 100包括具有若干個(gè)串聯(lián)電池的串聯(lián)電池組、連接于該等電池的被動(dòng)平衡模組BLS及電壓檢測(cè)模組CH_SELECT、連接于電壓檢測(cè)模組CH_SELECT的信號(hào)放大模組AMP、微控制器MCU、 短路檢測(cè)與自鎖模組S_L0CK及其他驅(qū)動(dòng)電路模組7。所述其他驅(qū)動(dòng)電路模組7包括電平轉(zhuǎn)換器(未圖示)、連接電平轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷電路模塊71及涓流充電電路模塊(未圖示)。請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明串聯(lián)電池組包括八顆串聯(lián)連接的電池ΒΑΤΓΒΑΤ8，所述電池為鋰離子電池，也可為磷酸鐵鋰電池。所述被動(dòng)平衡模組BLS采用以電阻實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式平衡之方式，用以在電池充電時(shí)若有電池電量充太快，則以電阻消耗的方式將多余的能量耗散以使各電池間達(dá)到充電電量平衡。所述電壓檢測(cè)模組CH_SELECT用以檢測(cè)電池兩側(cè)節(jié)點(diǎn)處的電壓并將該檢測(cè)到的電壓VSN+及VSN-提供給信號(hào)放大模組AMP，同時(shí)進(jìn)行電路電流的檢測(cè)。所述信號(hào)放大模組AMP包括電壓信號(hào)放大模組41及電流信號(hào)放大模組42。本發(fā)明中電壓信號(hào)放大模組41為一高共模減法器。該高共模減法器41包括兩個(gè)放大器(未圖示)， 且其輸入為前述VSN+與VSN-電壓信號(hào)，輸出ADV電壓信號(hào)并將其反饋給微控制器MCU。電流放大模組42將其接收到的ADI電流信號(hào)反饋給微控制器MCU。請(qǐng)參閱圖2所示為短路檢測(cè)與自鎖模組S_L0CK的詳細(xì)電路圖。所述短路檢測(cè)與自鎖模組S_L0CK包括短路檢測(cè)模塊61及自鎖模塊62。該短路檢測(cè)模塊61包括輸入端的 ISN大電流檢測(cè)信號(hào)線及連接于該ISN大電流檢測(cè)信號(hào)線的比較電路。該比較電路包括一個(gè)第一比較器U4。其中該ISN大電流檢測(cè)信號(hào)線的大電流檢測(cè)范圍，一般按照最大工作電流的三倍來(lái)進(jìn)行比較計(jì)算。在本發(fā)明電池管理系統(tǒng)100的工作過(guò)程中，時(shí)時(shí)刻刻都在進(jìn)行電流的檢測(cè)。從圖2所示的電路圖中可以看出，假設(shè)工作電壓Vcc為3. 6V，則本發(fā)明中第一比較器U4的比較基準(zhǔn)，即參考數(shù)據(jù)等于工作電壓Vcc乘以電阻似6與電阻R25及似6之和的比值，從而如有短路發(fā)生，則第一比較器U4會(huì)發(fā)出信號(hào)。所述自鎖模塊62連接于短路檢測(cè)模塊61中的第一比較器U4的輸出端，并且包括鎖定電路單元與解鎖電路單元。其中第一比較器U4發(fā)出的信號(hào)由鎖定電路接收。所述鎖定電路單元包括RS觸發(fā)器，并根據(jù)第一比較器U4發(fā)出的信號(hào)向解鎖電路單元發(fā)出放電控制信號(hào)DSG與短路保護(hù)通知信號(hào)PRT。所述解鎖電路單元包括一與非門電路，所述放電控制信號(hào)DSG與短路保護(hù)通知信號(hào)PRT通過(guò)所述與非門電路輸出。所述解鎖電路單元的放電控制信號(hào)DSG、短路保護(hù)通知信號(hào)PRT信號(hào)也可由微控制器MCU發(fā)出，低電平有效。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，自鎖電路會(huì)進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定并發(fā)出短路保護(hù)通知信號(hào)PRT給關(guān)斷電路模塊71，此時(shí)關(guān)斷電路模塊71便會(huì)關(guān)斷電路以防止電路被燒壞。如果需要進(jìn)行短路恢復(fù)，在無(wú)法確定短路情況已經(jīng)解除可以恢復(fù)的情況下，通過(guò)開(kāi)啟關(guān)斷電路進(jìn)行試探，微控制器MCU可直接通過(guò)放電控制信號(hào)DSG給自鎖模塊62脈沖信號(hào)，即相當(dāng)于前述RS觸發(fā)器的重新設(shè)定，以進(jìn)行短路恢復(fù)。由此可見(jiàn)，發(fā)生短路時(shí)，即使微控制器MCU正在處理其他資訊而來(lái)不及回應(yīng)短路處理，RS觸發(fā)器，即鎖定電路單元也可進(jìn)行控制關(guān)斷電路模塊71進(jìn)行關(guān)斷處理，進(jìn)而使得短路關(guān)斷速度較快，可及時(shí)進(jìn)行短路時(shí)的電路保護(hù)，使得使用更加安全；另外，本發(fā)明電池管理系統(tǒng)100還可通過(guò)微控制器MCU發(fā)出的放電控制信號(hào)DSG為脈沖信號(hào)進(jìn)行短路恢復(fù)，可使得短路解除后的恢復(fù)快速，穩(wěn)定且電路設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)單，本發(fā)明中僅采用該同一塊電路即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路偵測(cè)與恢復(fù)功能，進(jìn)而不需額外的恢復(fù)電路設(shè)計(jì)，使得總體電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)參閱圖3為本發(fā)明中關(guān)斷電路模塊71的詳細(xì)電路圖，所述關(guān)斷電路模塊71包括充電關(guān)斷電路單元與放電關(guān)斷電路單元，以分別負(fù)責(zé)充電與放電兩種情形的關(guān)斷動(dòng)作； 另外，該關(guān)斷電路模塊71接收到來(lái)自自鎖模塊62的信號(hào)后，即會(huì)決定關(guān)斷或恢復(fù)。請(qǐng)參閱圖3中相關(guān)充電關(guān)斷電路單元的詳細(xì)電路圖，該充電關(guān)斷電路單元的電路設(shè)計(jì)，主要是負(fù)責(zé)電池過(guò)充電與過(guò)放電的關(guān)斷保護(hù)，關(guān)斷信號(hào)主要參考微控制器MCU提供給充電關(guān)斷電路單元的普通模式充電信號(hào)CHG來(lái)確定，并且充電關(guān)斷電路單元具有兩個(gè)電平參考點(diǎn)，本發(fā)明中舉例為如圖3中所示的3. 6V及12V。結(jié)合圖3，充電關(guān)斷電路單元的工作過(guò)程為當(dāng)CHG信號(hào)低電平時(shí)，三極管Q87導(dǎo)通，本實(shí)施方式中提供工作電壓為3. 6V，并通過(guò)二極管D4、電阻R130，三極管Q86導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管Q84的柵極電荷通過(guò)二極管D3及三極管Q86泄放掉后，場(chǎng)效應(yīng)管Q84關(guān)閉；當(dāng)CHG信號(hào)高電平時(shí)，三極管Q87關(guān)斷，此時(shí)三極管 Q86的基極無(wú)正向偏置而關(guān)斷，此時(shí)參考電壓12V通過(guò)二極管D2、電阻R136、RU9及三極管 Q85給場(chǎng)效應(yīng)管Q84的柵極供電，場(chǎng)效應(yīng)管Q84開(kāi)啟以進(jìn)行電路的充電動(dòng)作。請(qǐng)參閱圖3中相關(guān)放電關(guān)斷電路單元的詳細(xì)電路圖，該放電關(guān)斷電路的電路設(shè)計(jì)，主要是為了進(jìn)行短路保護(hù)，要求關(guān)斷速度盡量快，前面所講的自鎖模塊通過(guò)自鎖并發(fā)出短路保護(hù)通知信號(hào)PRT發(fā)給關(guān)斷電路模塊71，即是發(fā)給放電關(guān)斷電路單元。該放電關(guān)斷電路單元與充電關(guān)斷電路單元的區(qū)別是一方面放電關(guān)斷電路單元為了進(jìn)行短路保護(hù)，則要求關(guān)斷速度盡量快；另一方面是充電關(guān)斷電路單元有兩個(gè)電平參考點(diǎn)，而放電關(guān)斷電路單元僅有一個(gè)；再一個(gè)就是當(dāng)所有電池都沒(méi)電了，此時(shí)要求只能充電，不能放電，而實(shí)際情況是微控制器MCU不工作，各接口，包括DSG信號(hào)和CHG信號(hào)均處于高電平，此時(shí)放電關(guān)斷電路單元處于開(kāi)啟功能。另外，該放電關(guān)斷電路單元的輸出端節(jié)點(diǎn)J4-1連接至短路檢測(cè)模塊 61的ISN大電流檢測(cè)信號(hào)線。結(jié)合圖1至圖3說(shuō)明放電關(guān)斷電路單元的工作過(guò)程如下當(dāng)放電關(guān)斷由微控制器 MCU分析產(chǎn)生時(shí)，微控制器MCU送出的DSG信號(hào)變成低電平，也就是解鎖電路單元中的與非門電路輸入低電平，使得解鎖電路單元輸出高電平CUT_A，該高電平CUT_A經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換器 U2后輸出低電平CUT_B，其中該電平轉(zhuǎn)換器U2主要是將CUT_A的3. 6V信號(hào)轉(zhuǎn)換為CUT_B 的12V信號(hào)，而在CUT_A高電平時(shí)會(huì)導(dǎo)致CUT_B低電平，此時(shí)放電關(guān)斷電路單元將收到的低電平信號(hào)CUT-B進(jìn)行功率放大，并輸出至場(chǎng)效應(yīng)管Q83的柵極，使場(chǎng)效應(yīng)管Q83關(guān)斷，從而完成放電關(guān)斷電路單元的放電關(guān)斷功能；當(dāng)放電關(guān)斷是由短路引起時(shí)，瞬間大電流通過(guò) P-，經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管Q84與Q83，流經(jīng)RU8到GND(GND即為串連電池之總負(fù))，所以當(dāng)大電流流過(guò)RU8時(shí)，就會(huì)在RU8兩端產(chǎn)生尖峰電壓，并經(jīng)由ISN大電流檢測(cè)信號(hào)線流至第一比較器U4，第一比較器U4收到表征短路的尖峰電壓信號(hào)后，輸出低電平給鎖定電路單元，參閱圖3，此時(shí)鎖定電路單元輸出低電平的PRT信號(hào)給解鎖電路單元，也就是解鎖電路單元中的與非門電路輸入低電平，使得解鎖電路輸出高電平CUT_A，該高電平CUT_A經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換器 U2后輸出低電平CUT-B，此時(shí)放電關(guān)斷電路單元將收到的低電平信號(hào)CUT-B進(jìn)行功率放大， 并輸出至場(chǎng)效應(yīng)管Q83的柵極，使場(chǎng)效應(yīng)管Q83關(guān)斷，從而完成放電關(guān)斷電路單元的短路關(guān)斷功能。由以上可得，本發(fā)明電池管理系統(tǒng)100進(jìn)行短路偵測(cè)與關(guān)斷的工作原理或方法如下在大電流發(fā)生時(shí)，放電關(guān)斷電路單元的ISN大電流檢測(cè)信號(hào)線會(huì)接收到高電壓，大電流流過(guò)電阻RU8并在電阻RU8兩端產(chǎn)生尖峰電壓，經(jīng)由短路檢測(cè)模塊61的第一比較器Ul 后輸出低電平給自鎖模塊62 ；自鎖模塊62接收到短路檢測(cè)模塊61的低電平信號(hào)后即進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定表示短路，并輸出低電平的PRT信號(hào)給關(guān)斷電路模塊71，同時(shí)將低電平的PRT 信號(hào)發(fā)給微控制器MCU通知短路發(fā)生；關(guān)斷電路模塊71接受到自鎖模塊的低電平PRT信號(hào)后即進(jìn)行關(guān)斷的動(dòng)作，從而快速實(shí)現(xiàn)短路的偵測(cè)與關(guān)斷功能。如果需要進(jìn)行短路恢復(fù)，則通過(guò)發(fā)出DSG脈沖信號(hào)以作為恢復(fù)的方法，具體參后續(xù)恢復(fù)的工作原理。請(qǐng)參閱圖4所示為本發(fā)明電池管理系統(tǒng)100進(jìn)行短路偵測(cè)與關(guān)斷的時(shí)序分析圖。 從該圖中可以看出，在第一時(shí)段末端，短路發(fā)生，ISN信號(hào)線接收到高電壓，經(jīng)由短路檢測(cè)模塊61的第一比較器U4輸出低電平信號(hào)給自鎖模塊62，此時(shí)第一時(shí)段結(jié)束，其中圖4中的 Comparator pin_l即為第一比較器U4的比較基準(zhǔn)信號(hào)；第二時(shí)段是從比較檢測(cè)到信號(hào)到關(guān)斷電路模塊71完全關(guān)斷電路所需的時(shí)間，主要過(guò)程為自鎖模塊62接收到短路檢測(cè)模塊61的低電平信號(hào)后進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定，并輸出低電平的PRT信號(hào)通知微控制器MCU短路發(fā)生，同時(shí)輸出高電平的(肌_4信號(hào)，該高電平CUT_A信號(hào)經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換器U2后輸出低電平CUT-B信號(hào)以禁止關(guān)斷電路模塊71中的場(chǎng)效應(yīng)管Q83導(dǎo)通，使得電路關(guān)斷；第三時(shí)段是禁止輸出時(shí)段，這個(gè)時(shí)段長(zhǎng)短不限，主要由微控制器MCU的處理速度及任務(wù)的多少來(lái)決定； 第四時(shí)段為自鎖模塊62的復(fù)位，主要是在微控制器MCU接收到自鎖模塊62通知的低電平的PRT信號(hào)后，會(huì)輸出低電平的放電控制信號(hào)DSG以復(fù)位自鎖模塊62，即重新定義自鎖模塊 62，亦即使得PRT信號(hào)變成高電平。請(qǐng)參閱圖5所示為本發(fā)明電池管理系統(tǒng)100進(jìn)行短路恢復(fù)工作的時(shí)序分析圖，本圖中主要顯示微控制器MCU通過(guò)發(fā)出高電平的DSG信號(hào)進(jìn)行試探的方式查看短路是否解除而進(jìn)行短路恢復(fù)的方法，其中位于頂部的protect thresholds為電路中電流的保護(hù)線， rear current為實(shí)際通過(guò)的電流，try times代表微控制器MCU進(jìn)行試探的次數(shù)，signal “PRT”對(duì)應(yīng)的信號(hào)線中與try times對(duì)應(yīng)的部分顯示低電平時(shí)即為自鎖模塊62通知微控制器MCU發(fā)生短路的情況，MOSFET drive為其他驅(qū)動(dòng)電路模組7，主要顯示關(guān)斷電路模塊71 中的場(chǎng)效應(yīng)管Q83的狀態(tài)。其中參閱該圖5，當(dāng)發(fā)生短路，即PRT信號(hào)為低電平時(shí)，微控制器MCU輸出高電平的DSG信號(hào)，此時(shí)(肌_8信號(hào)輸出為高電平，則關(guān)斷電路模塊71中的場(chǎng)效應(yīng)管Q83開(kāi)啟，如果短路狀態(tài)仍然保持，則會(huì)看到rear current線中電流劇增；當(dāng)rear current線中的電流大于protect thresholds線時(shí)，自鎖模塊62將會(huì)進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定， 關(guān)斷輸出電流，另外輸出低電平的PRT信號(hào)給微控制器MCU，同時(shí)輸出低電平的DSG信號(hào)給關(guān)斷電路模塊71進(jìn)行電路關(guān)斷處理；過(guò)一段時(shí)間，大約為500us至20ms，視電池組的電壓、功率而定，微控制器MCU進(jìn)行第二次嘗試輸出，并監(jiān)控PRT信號(hào)，如此反復(fù)輸出嘗試，如圖5在特定的時(shí)間段內(nèi)輸出一組脈沖序列。如果外部是由電容負(fù)載引起的假短路，參rear current線，脈沖電流序列會(huì)逐漸減小，從而正常啟動(dòng)。如果外部是真實(shí)短路，則脈沖電流序列不會(huì)減小。在嘗試若干次后，如果脈沖電流沒(méi)有減小，則微控制器MCU應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間不再嘗試，以確保場(chǎng)效應(yīng)管Q83積累的熱量發(fā)散出去。綜上所述，本發(fā)明采用微控制器MCU、短路檢測(cè)與自鎖模組S_L0CK及關(guān)斷電路模塊71即可實(shí)現(xiàn)快速的短路偵測(cè)與關(guān)斷，并可采用同一塊電路進(jìn)行短路狀態(tài)的恢復(fù)，電路簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)，使用更加安全。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)包括短路檢測(cè)與自鎖模組，該短路檢測(cè)與自鎖模組包括用以進(jìn)行短路檢測(cè)的短路檢測(cè)模塊及在短路檢測(cè)模塊檢測(cè)到電路短路發(fā)生后進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定的自鎖模塊，所述短路檢測(cè)模塊包括檢測(cè)信號(hào)線及連接于該檢測(cè)信號(hào)線以進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較的第一比較器； 及關(guān)斷電路模塊，該關(guān)斷電路模塊接收自鎖模塊發(fā)出的電路狀況信號(hào)以根據(jù)該電路狀況信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)斷電路處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述自鎖模塊包括連接于短路檢測(cè)模塊的鎖定電路單元及與鎖定電路單元連接的解鎖電路單元，所述鎖定電路單元包括 RS觸發(fā)器，所述解鎖電路單元包括與非門電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)斷電路模塊包括放電關(guān)斷單元，所述放電關(guān)斷單元設(shè)有一個(gè)在短路發(fā)生時(shí)進(jìn)行電路關(guān)斷的場(chǎng)效應(yīng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)還包括一個(gè)連接于短路檢測(cè)與自鎖模組和關(guān)斷電路之間的電平轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)還包括一對(duì)電池兩側(cè)電壓進(jìn)行檢測(cè)的電壓檢測(cè)模組，及連接電壓檢測(cè)模組和短路檢測(cè)與自鎖模組的信號(hào)放大模組，所述信號(hào)放大模組包括用以進(jìn)行電流檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)放大模組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)包括一個(gè)具有若干串聯(lián)電池的電池組及連接于該電池組以對(duì)所述電池進(jìn)行充電電量平衡控制的被動(dòng)平衡模組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行短路檢測(cè)及關(guān)斷的方法，該電池管理系統(tǒng)還包括微控制器，其特征在于，該方法包括如下步驟S01，短路檢測(cè)模塊接收到表征短路狀態(tài)的檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)后經(jīng)由第一比較器與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后輸出短路保護(hù)通知信號(hào)給自鎖模塊；S02,自鎖模塊接收到所述短路保護(hù)通知信號(hào)后進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定，并發(fā)送所述短路保護(hù)通知信號(hào)給通知微控制器及關(guān)斷電路模塊短路發(fā)生；S03，關(guān)斷電路模塊關(guān)斷電路以進(jìn)行短路保護(hù)并禁止輸出；S04，微控制器檢測(cè)到所述短路保護(hù)通知信號(hào)后向自鎖模塊輸出放電控制信號(hào)以復(fù)位自鎖模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短路檢測(cè)及關(guān)斷的方法，其特征在于，所述短路保護(hù)通知信號(hào)為低電平信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短路檢測(cè)及關(guān)斷的方法，其特征在于，所述放電控制信號(hào)為低電平信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短路檢測(cè)及關(guān)斷的方法，其特征在于，還包括如下步驟S05, S04步驟后等待500us至20ms，微控制器向自鎖模塊輸出高電平的放電控制信號(hào)以使關(guān)斷電路導(dǎo)通；S06，重復(fù)上述SOl至S05步驟，直至短路檢測(cè)模塊接收到的電壓或電流逐漸減小至保護(hù)電壓或電流界限內(nèi)，而在重復(fù)上述SOl至S05步驟后短路檢測(cè)模塊接收到的電壓或電流未變化時(shí)則微控制器不再向自鎖模組輸出高電平的放電控制信號(hào)以待短路解除。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池管理系統(tǒng)，包括短路檢測(cè)與自鎖模組，該短路檢測(cè)與自鎖模組包括用以進(jìn)行短路檢測(cè)的短路檢測(cè)模塊及在短路檢測(cè)模塊檢測(cè)到電路短路發(fā)生后進(jìn)行短路關(guān)斷鎖定的自鎖模塊，所述短路檢測(cè)模塊包括檢測(cè)信號(hào)線及連接于該檢測(cè)信號(hào)線以進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較的第一比較器；及關(guān)斷電路模塊，該關(guān)斷電路模塊接收自鎖模塊發(fā)出的電路狀況信號(hào)以根據(jù)該電路狀況信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)斷電路處理。本發(fā)明電池管理系統(tǒng)可快速進(jìn)行短路電路的關(guān)斷處理。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102520359SQ201110395190
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者劉志堅(jiān), 黃仁治 申請(qǐng)人:冠碩新能源(香港)有限公司, 蘇州冠碩新能源有限公司