电池管理系统及其过电压保护方法

技术领域

本发明涉及一种电池管理系统及其过电压保护方法，尤其指一种当电池芯模块的电压从初始就超过电压保护的阈值时也能够直接进入放电模式的电池管理系统及其过电压保护方法。

背景技术

在电动车辆以及大型储能系统中多以高压锂电池作为主要的储能媒介，且为了空间考虑或是配线便利性的原因，所述高压锂电池多采用电池芯模块来构成。同时为了避免发生过度充电/过度放电/过热等异常状况，在所述高压锂电池中进一步配置有检控各个电池芯模块的电池管理系统(Battery Management System，BMS)。

请参阅图4，图中所示为一习知的电池管理系统100’，所述电池管理系统100’中包含一开关电路20’，所述开关电路20’与一电池芯模块10’并联；以及一逻辑电路30’，所述逻辑电路30’设置以监控所述电池芯模块10’的电压、电流及温度等电池信息，并与所述开关电路20’连接。当所述逻辑电路30’测得所述电池芯模块10’的电压过高或过低时便输出一停止充电讯号至开关电路20’中，以切断对所述电池芯模块10’充电或放电。

然而若是所述电池芯模块10’的电压从初始就超过电压保护的阈值，将使得所述的电池管理系统100’一启动就立刻切断所述开关电路20’，所述电池芯模块10’将无法正常的充放电，直到所述电池芯模块10’的电压自然回弹到电压保护的阈值范围内。使用上较为不便，因此实有必要设计一种当电池芯模块10’的电压从初始就超过电压保护的阈值时也能够直接进入放电模式的电池管理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池管理系统及其过电压保护方法，尤其指一种当电池芯模块的电压从初始就超过电压保护的阈值时也能够直接进入放电模式的电池管理系统及其过电压保护方法。

为实现上述目的，本发明的一种电池管理系统，包含：一开关电路，所述开关电路与一电池芯模块并联且包含一充电场效晶体管(C-FET)以及一放电场效晶体管(D-FET)；一模拟前端电路，所述模拟前端电路设置以监控所述电池芯模块的电压、电流及温度等电池信息，并与所述开关电路连接；一电子抹除式可复写只读存储器(EEROM)；一微处理器，所述微处理器中储存有：一启动程序，所述启动程序在被所述微处理器执行时通过所述模拟前端电路检查是否有充电线连接，若有充电线连接则继续执行一过电压保护程序，若无充电线连接则不向所述模拟前端电路写入信息或指令，仅使所述模拟前端电路继续量测电池信息；所述过电压保护程序在被所述微处理器执行时，所述微处理器将过电压保护的参数以及指令输入所述模拟前端电路中，并通过所述模拟前端电路检查所述电池芯模块的电压以及是否有充电线连接，当所述电池芯模块的电压高于一阈值且有充电线连接则所述模拟前端电路发送一停止讯号至所述充电场效晶体管和放电场效晶体管，进而停止对所述电池芯模块充电，所述微处理器将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器的纪录log，并持续显示过电压保护灯号。当所述电池芯模块的电压高于一阈值且无充电线连接则所述微处理器将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器的纪录log并直接关闭所述电池管理系统，以停止所述电池芯模块一切的充电，且若所述当所述电池芯模块的电压低于一阈值则使所述电池芯模块保持于可充电的状态。

作为进一步的改进，其中所述微处理器中储存有一回充保护程序，所述回充保护程序在被所述微处理器执行时，所述微处理器通过所述模拟前端电路检查所述电池芯模块的电压，当所述电池芯模块的电压高于一阈值且有回充电流时，所述微处理器将关闭指令输入所述模拟前端电路，所述模拟前端电路发送一停止讯号至所述充电场效晶体管和放电场效晶体管，进而停止对所述电池芯模块充电，所述微处理器将回充过电压的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器的纪录log。

一种过电压保护方法，包含以下步骤：S101：所述电池管理系统启动时通过所述模拟前端电路检查是否有充电线连接，同时所述微处理器执行所述启动程序以通过所述模拟前端电路检查是否有充电线连接，若是有充电线连接则进行步骤S103，若无充电线连接则进行步骤S102；S102：所述微处理器不向所述模拟前端电路写入信息或指令，仅使所述模拟前端电路继续量测电池信息。进而避免所述电压保护系统在所述电池芯模块的电压从初始就超过电压保护阈值时立刻切断所述开关电路，使所述电池芯模块仍能正常放电；S103：所述微处理器执行所述过电压保护程序将过电压保护的参数及指令输入所述模拟前端电路，使所述模拟前端电路检查所述电池芯模块的电压以及是否有充电线连接，当所述电池芯模块的电压高于一阈值且有充电线连接则进行步骤S104，当所述电池芯模块的电压高于一阈值且无充电线连接则进行步骤S105，且若所述当所述电池芯模块的电压低于一阈值则进行步骤S106；S104：当有充电线连接对所述电池芯模块进行充电，且所述电池芯模块的电压值高于设定的数值时，为了避免过度充电而损坏所述电池芯模块，所述模拟前端电路发送一停止讯号至所述充电场效晶体管和放电场效晶体管，进而停止对所述电池芯模块充电，所述微处理器将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器的纪录log，并持续显示过电压保护灯号； S105：当所述电池芯模块的电压被充电至高于一阈值且充电线被移除时，所述微处理器将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器的纪录log并直接关闭所述电池管理系统以停止所述电池芯模块进一步的充电；以及S106：当所述电池芯模块的电压低于一阈值，所述电池芯模块处于安全的状态，此时使所述电池芯模块保持于可充电状态。

作为进一步的改进，其中所述步骤S102之后进一步包含以下步骤：S201：电动车辆处于行驶状态中，所述电池芯模块保持于可放电的状态，且所述微处理器执行所述回充保护程序通过所述模拟前端电路检查所述电池芯模块的电压以及是否有回充电流，当所述电池芯模块的电压高于一阈值且有回充电流时则进行步骤S202，且若所述当所述电池芯模块的电压低于一阈值则进行步骤S203；S202：当所述电池芯模块的电压高于一阈值且有回充电流时，所述微处理器将关闭指令输入所述模拟前端电路，所述模拟前端电路发送一停止讯号至所述充电场效晶体管和放电场效晶体管，进而停止对所述电池芯模块充电，所述微处理器将回充过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器的纪录log。；S203：当所述电池芯模块的电压低于一阈值时，所述电池芯模块处于安全的状态，此时所述电池芯模块保持于可放电的状态并回到回充保护步骤S201。

附图说明

图1为本发明中电池管理系统的方块图。

图2为本发明中电池管理系统于过电压保护的流程图。

图3为本发明中电池管理系统于回充保护时的流程图。

图4为现有电池管理系统的方块图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的目的和技术效果，以下结合具体实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1，图中所示为本发明中一电池管理系统100的系统方块图。在所述电池管理系统100中包含一开关电路40，所述开关电路40与一电池芯模块10并联且包含一充电场效晶体管41(C-FET)以及一放电场效晶体管42(D-FET)；一模拟前端电路20，所述模拟前端电路20设置以监控所述电池芯模块10的电压、电流及温度等电池信息，并与所述开关电路40连接；一电子抹除式可复写只读存储器(EEROM)50；一微处理器30，所述微处理器30中储存有：一启动程序，所述启动程序在被所述微处理器30执行时通过所述模拟前端电路20检查是否有充电线连接，若有充电线连接则继续执行一过电压保护程序，若无充电线连接则不向所述模拟前端电路20写入信息或指令，仅使所述模拟前端电路20继续量测电池信息。

所述过电压保护程序在被所述微处理器30执行时，所述微处理器30将过电压保护的参数以及指令输入所述模拟前端电路20中，并通过所述模拟前端电路20检查所述电池芯模块10的电压以及是否有充电线连接，当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且有充电线连接则所述模拟前端电路20发送一停止讯号至所述充电场效晶体管41和放电场效晶体管42，进而停止对所述电池芯模块10充电，所述微处理器30将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器50的纪录log，并持续显示过电压保护灯号，当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且无充电线连接则所述微处理器30将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器50的纪录log，并直接关闭所述电池管理系统100，以停止所述电池芯模块10一切的充电，且若所述当所述电池芯模块10的电压低于一阈值则使所述电池芯模块10保持于可充电的状态。

再请参阅图2，本发明中所述电池管理系统100在操作时包含以下流程：

S101：所述电池管理系统100启动时通过所述模拟前端电路20检查是否有充电线连接，同时所述微处理器30执行所述启动程序以通过所述模拟前端电路20检查是否有充电线连接，若是有充电线连接则进行步骤S103，若无充电线连接则进行步骤S102。

S102：所述微处理器30不向所述模拟前端电路20写入过电压保护参数，仅使所述模拟前端电路20继续量测电池信息。进而避免所述电压保护系统在所述电池芯模块10的电压从初始就超过电压保护阈值时立刻切断所述开关电路40，使所述电池芯模块10仍能正常放电。

S103：所述微处理器30执行所述过电压保护程序将过电压保护的参数及指令输入所述模拟前端电路20，使所述模拟前端电路20检查所述电池芯模块10的电压以及是否有充电线连接，当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且有充电线连接则进行步骤S104，当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且无充电线连接则进行步骤S105，且若所述当所述电池芯模块10的电压低于一阈值则进行步骤S106。

S104：当有充电线连接对所述电池芯模块10进行充电，且所述电池芯模块10的电压值高于设定的数值时，为了避免过度充电而损坏所述电池芯模块10，所述模拟前端电路20发送一停止讯号至所述充电场效晶体管41和放电场效晶体管42，进而停止对所述电池芯模块10充电，所述微处理器30将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器50的纪录log，并持续显示过电压保护灯号。

S105：当所述电池芯模块10的电压被充电至高于一阈值且充电线被移除时，所述微处理器将过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器50的纪录log并直接关闭所述电池管理系统100以停止所述电池芯模块10进一步的充电。

S106：当所述电池芯模块10的电压低于一阈值，所述电池芯模块10处于安全的状态，此时所述电池芯模块10保持于可充电的状态。

请参阅图3，装设有电能回收系统的电动车辆在车辆剎车减速的时候会将车辆的动能转换为电能并回充至电池中。此时为了避免回充时过度充电，所述微处理器30中进一步存有一回充保护程序，所述回充保护程序在被所述微处理器30执行时，所述微处理器30通过所述模拟前端电路20检查所述电池芯模块10的电压，当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且有回充电流时，所述微处理器30将关闭指令输入所述模拟前端电路20，所述模拟前端电路20发送一停止讯号至所述充电场效晶体管41和放电场效晶体管42，进而停止对所述电池芯模块10充电、所述微处理器30将回充过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器50的纪录log。

而回充保护的步骤流程如下：S201：电动车辆处于行驶状态中，所述电池芯模块10保持于可放电的状态，且所述微处理器30执行所述回充保护程序通过所述模拟前端电路20检查所述电池芯模块10的电压以及是否有回充电流，当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且有回充电流时则进行步骤S202，若所述当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且无回充电流时则进行步骤S203，且若所述当所述电池芯模块10的电压低于一阈值则进行步骤S203。

S202：当所述电池芯模块10的电压高于一阈值且有回充电流时，所述微处理器30将关闭指令输入所述模拟前端电路20，所述模拟前端电路20发送一停止讯号至所述充电场效晶体管41和放电场效晶体管42，进而停止对所述电池芯模块10充电，所述微处理器30将回充过电压保护的状态写入所述电子抹除式可复写只读存储器50的纪录log。

S203：当所述电池芯模块10的电压低于一阈值时或者电压高于阈值但无回充电流时，所述电池芯模块10处于安全的状态，此时使所述电池芯模块10保持于可放电的状态并回到回充保护步骤S201。

综上所述，本发明的电池管理系统100通过检查是否有充电线连接，若无充电线连接则不向所述模拟前端电路20写入过电压保护参数，仅使所述模拟前端电路20继续量测电池信息，因而在当电池芯模块10的电压从初始就超过电压保护的阈值时也能够直接进入放电模式。