[發明專利]機動車輛啟動電池保護系統

在審

• 申請號: 202310109451.8
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116111682A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 林田生;馮耀輝;邱所兵
• 申請（專利權）人: 東莞市達鋰電子有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02H7/18
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 趙貫杰

本發明公開了一種機動車輛啟動電池保護系統，啟動電池包括若干串聯連接的電池單體，保護系統包括功率單元和控制單元，功率單元包括串聯連接在啟動電池的充放電電路中的分流器模塊、放電開關模塊以及充電開關模塊；控制單元包括第一控制模塊和充放電驅動模塊；充放電驅動模塊與放電開關模塊和充電開關模塊連接；第一控制模塊的輸出端與充放電驅動模塊連接，以根據所采集到的電池單體的電池電壓、電池溫度、充放電電流以及可實時調整的延遲時間向充放電驅動模塊輸出第一控制信號；保護系統還包括與啟動電池連接的全時均衡單元；本發明機動車輛啟動電池保護系統，可有效避免對啟動電池保護的頻繁誤觸發，而且可對啟動電池提供全時段均衡保護。

技術領域

本發明涉及電池充放電管理技術領域，尤其涉及一種機動車輛啟動電池保護系統。

背景技術

汽車啟動電池，用于充當車載電子設備的供電電源。在汽車啟動瞬間，啟動電池需要高功率放電，啟動電流峰值可達1000A以上。目前，汽車基本采用鉛酸蓄電池充當啟動電池。鉛酸電池具有不需要電池管理系統、小范圍的過充過放不會造成損壞、成本低等優點。然而，鉛酸電池存在壽命短、體積大、具有污染等缺點。

為了替代鉛酸電池用于汽車啟動，技術路線一是使用超級電容，超級電容的工作溫度范圍寬，充電電流大且充電時間短，具有一定的抗過充能力，不足之處是單體工作電壓低，內阻大，需要更多數量串聯，且存儲能量有限，僅適合用于短時高功率輸出的場合，通常需要與蓄電池并聯使用，價格高且存在電解質泄漏問題，總體應用成本高。技術路線二是采用鋰離子電池(尤其是磷酸鐵鋰電池)作為啟動電池，鋰離子電池具有能量密度高、體積小、壽命長等優點，但需要配套保護電路板，以防止過充和過放。然而，對于現有的保護電路板，由于保護時間固定，在啟動保護瞬間因為大電流引起電池電壓跌落容易誤觸發欠壓保護和過流保護，導致汽車不能可靠啟動，甚至損壞充放電保護開關器件。此外，發電機對啟動電池充電時，由于各個電池單體的電壓不一致，產生過充保護后發電機出現拋負載現象，發電機電壓升高導致損壞車載電子設備。

發明內容

本發明的目的是提供一種可有效避免誤觸發欠壓保護和過流保護且有效調節電池單體一致性的機動車輛啟動電池保護系統。

為了實現上述目的，本發明公開了一種機動車輛啟動電池保護系統，所述啟動電池包括若干串聯連接的電池單體，所述保護系統包括功率單元和控制單元，所述功率單元包括串聯連接在所述啟動電池的充放電電路中的分流器模塊、放電開關模塊以及充電開關模塊；所述控制單元包括第一控制模塊和充放電驅動模塊；所述第一控制模塊的輸入端與所述啟動電池和所述分流器模塊連接，以采集每一所述電池單體的電池電壓、電池溫度以及所述啟動電池的充放電電流；所述充放電驅動模塊與所述放電開關模塊和所述充電開關模塊連接；所述第一控制模塊的輸出端與所述充放電驅動模塊連接，以根據所采集到的所述電池單體的電池電壓、電池溫度、充放電電流以及可實時調整的延遲時間向所述充放電驅動模塊輸出第一控制信號，所述充放電驅動模塊用于根據所述第一控制信號控制所述放電開關模塊和所述充電開關模塊的工作狀態；所述保護系統還包括與所述啟動電池連接的全時均衡單元，所述全時均衡單元用于對所述啟動電池中的電池單體的電壓狀態進行全時段均衡調節。

較佳地，所述全時均衡單元啟動的觸發條件包括：所述啟動電池中的電池單體的最小電池電壓大于或等于第一閾值，且，所述啟動電池中的電池單體的最大電池電壓與最小電池電壓的壓差大于或等于第二閾值。

較佳地，所述第一控制模塊包括AFE模擬前端電路。

較佳地，所述控制單元還包括與所述第一控制模塊和所述充放電驅動模塊連接的第二控制模塊，當所述第一控制信號延遲輸出時，所述所述第二控制模塊可基于所述第一控制模塊采集到的電池電壓、電池溫度、充放電電流生成加載到所述充放電控制模塊上的第二控制信號，所述充放電驅動模塊還用于根據所述第二控制信號控制所述放電開關模塊和所述充電開關模塊的工作狀態。

較佳地，當所述第一控制模塊檢測到所述充放電電流時，所述第一控制模塊向所述第二控制模塊發送喚醒信號。