[发明专利]一种电池组均衡及保护的装置和方法

权利要求书

1.一种电池组均衡及保护的装置，其特征在于，它包含：主系统控制单元、上位机单元、可编程高压充电单元、低压恒压充电单元、下位机及电芯检测单元、硬件保护电路、电芯单元、驱动器、辅助充电单元、传感器单元、电机驱动单元、主系统电池以及相关的隔离电路、高压超级电容、继电器等组成，其中：

主系统控制单元：负责接受外部操作、显示当前状态以及控制上位机单元的工作状态、接收上位机单元返回的信息，主系统控制单元根据返回信息做出相应的处置，同时将相关信息通过显示屏显示出来；

上位机单元：接受主系统控制单元的控制后，首先进行标定，即：统计并保存电池组的参数，包括电量、电压、ID以及总电量等参数，在整个电池组完成标定后开始执行对下位机及电芯检测单元、硬件保护电路、电芯单元和继电器的自动检测，并把检测以及处理结果上传给主系统控制单元，在没有安全隐患的前提下，主系统控制单元令上位机单元完成对电池组的充放电管理；

可编程高压充电单元：将市电转换为与串联电池组电压匹配的直流电，在上位机单元的控制下，输出与当前需要充电的电池组匹配的电压和电流为电池组中的串联电芯进行恒流恒压充电，在此之前还为相关单元提供12V直流电源，以保证主系统控制单元、上位机单元和其他相关单元的优先正常工作；

低压恒压充电单元:该单元的作用是，其一，将市电转换为直流12V恒流恒压电源为主系统电池充电；其二，将市电转换为与电芯匹配的直流恒压限流电源，为电池组进行后期恒压充电，同时兼具间歇限流激活充电功能；在电芯数量较多时，使用多个次级部分相互隔离的低压恒压充电单元分别为与之对应的并联电芯充电；

下位机及电芯检测单元：负责检测电芯的温度、电流、电压、电量的信息，并将这些信息以及自身的ID信息上传到上位机单元，进而上传到主系统控制单元，以及接受上位机单元或主系统控制单元经上位机单元下达给下位机及电芯检测单元的控制信息，进而对电芯及相关部件进行日常操作；当电池组在充放电运行中，下位机及电芯检测单元发现电芯的电压或电流参数对比检测异常而保护的同时还通知上位机单元和主系统单元进而屏蔽发生异常的下位机及电芯检测单元；其他正常的下位机及电芯检测单元则不受任何影响，依旧能够正常进行充放电操作，该单元直到用户将其维修好、并重新标定后才恢复正常；当电池组在充放电运行中，出现继电器故障，包括触点粘连、失控以及电芯的温度异常时，下位机及电芯检测单元将会及时发现并把该信息通过上位机单元上传到主系统控制单元中，系统将立即停机报警；系统中包括多个下位机及电芯检测单元；

硬件保护电路：下位机及电芯检测单元内还设有另外一套硬件保护电路，无论电池组在充电或放电状态下，只要电芯正常工作，硬件保护电路也正常工作，当电芯或者相关电路突然出现异常，包括电芯开路时，此时无论下位机及电芯检测单元或者硬件保护电路是否因此而损坏，都会触发继电器自动释放并锁定，达到自动切出故障电芯的目的；

电芯单元：该单元的作用是：其一，在一个及一个以上的电芯切出串联充放电回路再切入到低压恒压充电单元的充电回路时，低压恒压充电单元能够进行一个及一个以上的电芯并联充电；其二，在电芯未切出串联充放电回路时，低压恒压充电单元能够经过相关继电器的选通为对应电芯进行一对一充电；系统中有一个及一个以上电芯单元；

驱动器：用于接收下位机及电芯检测单元中的保护电路发出的保护信号，去驱动开关的通断；

辅助充电单元：在整个电池组放电期间，用电池组输出的高压经过DC/DC转换为12V电压为主系统电池进行恒压恒流充电，以便为相关单元、继电器提供稳定持续的电力供应；

传感器单元：包括各种传感器并与主系统控制单元连接；

电机驱动单元：根据主系统控制单元的指令对电机进行相关控制，同时将相关的信息返送到主系统控制单元并通过显示屏显示出来；

主系统电池：为主系统控制单元、上位机单元、继电器及其他相关单元供电；

隔离电路：实现电源以及信号的隔离传输，确保系统正常运行；

超级电容：为电机提供更强的瞬时电流，弥补电池组电芯在瞬间切入、切出时对外供电中断的问题；在紧急情况下，包括发生事故时，超级电容上存储的电荷在主系统控制单元的控制下经相关的继电器和放电电阻迅速释放掉；

继电器：实现对电芯的切入和切出操作。

2.根据权利要求1所述的一种电池组均衡及保护的装置，其特征在于：上位机单元(2)包含依次连接的稳压电源(21)、CPU模块(22)和驱动器(23)。