一种汽车应急启动电源安全管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车应急启动电源安全管理系统，用于电池组和电瓶夹的管理，包括：控制管理单元、第一可控开关、第二可控开关和第一电流采样；电瓶夹系统，分别与电池组正负极连接；所述控制管理单元分别连接第一可控开关和第二可控开关的控制端；所述第一电流采样串接在充电端负极和电池组负极之间；所述控制管理单元还与电瓶夹系统连接；所述电瓶夹系统还包括电瓶夹状态识别单元和第三可控开关单元；所述第三可控开关单元用于接通或关断电池组的正极输出。通过上述方式，本发明专利技术所述的汽车应急启动电源安全管理系统，能够对电池组进行安全管理，延长锂电池使用寿命，能够保障汽车应急启动电源的安全使用，消除安全隐患。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应急启动电源领域，特别是涉及一种汽车应急启动电源安全管理系统。
技术介绍
汽车应急启动电源是一种用于汽车电瓶亏电或者其他原因（如低温）无法启动汽车的时候能启动汽车的装置。目前汽车应急启动电源已经普遍采用动力锂电池作为电源。但对于这一应用领域锂电池大倍率充、放电的安全管理，以及汽车应急启动电源在使用时存在电瓶夹正负极夹反、短路、夹高压、夹低压、汽车无电瓶等危险情况的综合处理仍存在尚未解决的技术问题。因此使用过程中经常会发生电池鼓包、着火、甚至爆炸等安全事故，严重损害了人身财产安全。市场上现有的汽车应急启动电源管理系统存在明显缺陷，对使用者以及产品的保护不够全面，存在很大的隐患。无法满足汽车应急启动电源的安全应用，需要一套成熟可靠的安全管理系统进行保护。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种汽车应急启动电源安全管理系统，提升汽车应急启动电源的管理和保护，减少安全隐患。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种汽车应急启动电源安全管理系统，包括：控制管理单元，所述控制管理单元包括一个控制器；第一可控开关、第二可控开关和第一电流采样；电瓶夹系统，分别与电池组正负极连接；所述第一可控开关一端接充电端正极，另一端经第二可控开关连接到电池组的正极，组成充电两级保护结构；所述控制管理单元分别连接第一可控开关和第二可控开关的控制端，用于控制第一可控开关和第二可控开关开通或关断；所述第一电流采样串接在充电端负极和电池组负极之间，用于采集充电电流并反馈给控制管理单元；所述控制管理单元还与电瓶夹系统连接，用于控制电瓶夹系统的执行动作；所述电瓶夹系统还包括电瓶夹状态识别单元和第三可控开关单元，所述电瓶夹状态识别单元用于检测电瓶夹当前状态，并反馈给控制管理单元做进一步处理；所述第三可控开关单元用于接通或关断电池组的正极输出；所述电池组是由多节锂电池串并联组成至少2串的锂电池组，所述电池组每一串之间还安装有温控装置，用于温度过低时给电池组加热。在本专利技术一个较佳实施例中，所述电瓶夹状态识别单元包括：电阻R503和二极管D502串联组成的小电流测试回路：电阻R503连接至控制器EN_Curr_S端，二极管D502连接至电瓶夹的正极Clamp+，当控制器EN_Curr_S端输出高电平时，将有电流沿二极管D502方向输出至电瓶夹正极Clamp+，用于判断电瓶夹是否空载；电阻R501、MOS管Q501、电阻R502和二极管D501串联组成的大电流测试回路：电阻R501连接至控制器EN_Curr_L端，用于接收控制器驱动信号；MOS管Q501源极接电池组的正极PACK+，MOS管Q501漏极接电阻R502，经二极管D501连接至电瓶夹正极Clamp+，当控制器EN_Curr_L端输出低电平时，MOS管Q501打开，电池组正极输出一较大电流至电瓶夹正极，用于识别电瓶夹状态为正负极短路，还是夹到无电瓶汽车；光耦U501和电阻R509串联组成的用于识别电瓶夹正负极接反的反向电压测试回路，电阻R509连接至电瓶夹正极Clamp+，光耦U501连接至控制器IN_Clamp端，当电瓶夹夹反向电压时，光耦U501导通，控制器IN_Clamp端接收到低电平信号；二极管D504、电阻R507、电阻R508和三极管Q502组成的用于识别电瓶夹是否夹正的正向电压测试回路，二极管D504、电阻R507和电阻R508依次串联在电瓶夹正极Clamp+和电瓶夹负极Clamp-之间，所述三极管Q502的基极连接在电阻R507和电阻R508之间，所述三极管Q502的集电极与光耦U501相连接，所述三极管Q502的发射极与电瓶夹负极Clamp-相连接，当电瓶夹夹正向电压时，三极管Q502导通，控制器IN_Clamp端接收到低电平信号；电阻R504、电阻Q505、电阻Q506和二极管D503组成的分压采样电路，所述电阻Q505和电阻R504串联在控制器AD_Clamp端和电瓶夹正极Clamp+之间，电阻Q506连接在控制器AD_Clamp端和电瓶夹负极Clamp-之间，二极管D503正极与电瓶夹负极Clamp-相连接，二极管D503负极连接在电阻Q505和电阻R504之间，控制器AD_Clamp端采集具体电压数值，做出电瓶夹状态的进一步判断；所述电瓶夹状态识别单元默认情况下：Q501断开，EN_Curr_S输出低电平，IN_Clamp上拉至高电平；步骤1、判断IN_Clamp的电平状态，若为高电平，执行步骤2；若为低电平，通过AD_Clamp端口的数值判断电瓶夹的状态：若AD_Clamp的值≤0，则判定电瓶夹状态为夹反向电压；若a0<AD_Clamp的值≤a1，则判定电瓶夹状态为夹正向低电压；若a1<AD_Clamp的值≤a2，则判定电瓶夹状态为夹正向合适电压；若a2<AD_Clamp的值，则判定电瓶夹状态为夹正向高电压，a0、a1和a2为预设值；步骤2、控制器将EN_Curr_S输出高电平，判断IN_Clamp的电平状态，若为高电平，执行步骤3；若为低电平，则判定电瓶夹状态为空载；步骤3、打开Q501，判断IN_Clamp的电平状态，若为高电平，则判定电瓶夹状态为正负极短路；若为低电平，则判定电瓶夹状态为夹到无电瓶汽车，汽车无电瓶时，其内部负载为2Ω~20Ω。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第三可控开关单元包括：直流接触器JK1，直流接触器JK1触点一端接电池组正极PACK+，另一端接电瓶夹正极Clamp+，用于连接或断开电池组正极和电瓶夹的正极；电阻R601、MOS管Q601串联组成的高端驱动电路，电阻R601连接受控于控制器的EN_RL1端，MOS管Q601源极连接电池组正极PACK+，漏极连接JK1线圈的一端；电阻R602、MOS管Q602串联组成的低端驱动电路，电阻R602连接并受控于控制器的EN_RL2端，MOS管Q602源极连接电池组负极PACK-，漏极连接JK1线圈的另一端，当控制器驱动MOS管Q601、MOS管Q602都开启时，JK1闭合，电池组正极和电瓶夹正极连通；二极管D602，阳极连接电瓶夹正极Clamp+，阴极连接MOS管Q601的漏极，用于维持JK1的闭合状态：当电池组正极和电瓶夹正极连通后，断开Q601，由于电瓶夹正极有电压，通过二极管D602能够继续保持JK1处于闭合状态；温控开关SW6，常开型温控器，将其置于电池组内部，一端连接在电阻R602和MOS管Q602之间，另一端与电池组负极PACK-相连接，一旦电池组出现温度过高，SW6会立即切换至常闭状态，从而将Q602关断，JK1也随之断开，避免电池组高温放电，增加安全等级；二极管D601，所述二极管D601阳极连接MOS管Q602漏极，二极管D601阴极连接MOS管Q601的漏极，用于JK1断开时续流作用；第二电流采样电路，包括采样电阻RS2、电容C601和电阻R603，所述电阻RS2一端连接至电瓶夹负极Clamp-，另一端连接电池组负极PACK-，所述电阻R603一端连接至电瓶夹负极Clamp-，另一端连接至控制器AD_ISN端。在本专利技术一个较佳实施例中，所述控制管理单元还包括：正温度系数可恢复热敏电阻F1，连接在充电端P1，充电端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车应急启动电源安全管理系统，用于电池组和电瓶夹的管理，其特征在于，包括：控制管理单元，所述控制管理单元包括一个控制器；第一可控开关、第二可控开关和第一电流采样；电瓶夹系统，分别与电池组正负极连接；所述第一可控开关一端接充电端正极，另一端经第二可控开关连接到电池组的正极，组成充电两级保护结构；所述控制管理单元分别连接第一可控开关和第二可控开关的控制端，用于控制第一可控开关和第二可控开关开通或关断；所述第一电流采样串接在充电端负极和电池组负极之间，用于采集充电电流并反馈给控制管理单元；所述控制管理单元还与电瓶夹系统连接，用于控制电瓶夹系统的执行动作；所述电瓶夹系统还包括电瓶夹状态识别单元和第三可控开关单元，所述电瓶夹状态识别单元用于检测电瓶夹当前状态，并反馈给控制管理单元做进一步处理；所述第三可控开关单元用于接通或关断电池组的正极输出；所述电池组是由多节锂电池串并联组成至少2串的锂电池组，所述电池组每一串之间还安装有温控装置，用于温度过低时给电池组加热。

【技术特征摘要】
1.一种汽车应急启动电源安全管理系统，用于电池组和电瓶夹的管理，其特征在于，包括：控制管理单元，所述控制管理单元包括一个控制器；第一可控开关、第二可控开关和第一电流采样；电瓶夹系统，分别与电池组正负极连接；所述第一可控开关一端接充电端正极，另一端经第二可控开关连接到电池组的正极，组成充电两级保护结构；所述控制管理单元分别连接第一可控开关和第二可控开关的控制端，用于控制第一可控开关和第二可控开关开通或关断；所述第一电流采样串接在充电端负极和电池组负极之间，用于采集充电电流并反馈给控制管理单元；所述控制管理单元还与电瓶夹系统连接，用于控制电瓶夹系统的执行动作；所述电瓶夹系统还包括电瓶夹状态识别单元和第三可控开关单元，所述电瓶夹状态识别单元用于检测电瓶夹当前状态，并反馈给控制管理单元做进一步处理；所述第三可控开关单元用于接通或关断电池组的正极输出；所述电池组是由多节锂电池串并联组成至少2串的锂电池组，所述电池组每一串之间还安装有温控装置，用于温度过低时给电池组加热。2.根据权利要求1所述的汽车应急启动电源安全管理系统，其特征在于，所述电瓶夹状态识别单元包括：电阻R503和二极管D502串联组成的小电流测试回路：电阻R503连接至控制器EN_Curr_S端，二极管D502连接至电瓶夹的正极Clamp+，当控制器EN_Curr_S端输出高电平时，将有电流沿二极管D502方向输出至电瓶夹正极Clamp+，用于判断电瓶夹是否空载；电阻R501、MOS管Q501、电阻R502和二极管D501串联组成的大电流测试回路：电阻R501连接至控制器EN_Curr_L端，用于接收控制器驱动信号；MOS管Q501源极接电池组的正极PACK+，MOS管Q501漏极接电阻R502，经二极管D501连接至电瓶夹正极Clamp+，当控制器EN_Curr_L端输出低电平时，MOS管Q501打开，电池组正极输出一较大电流至电瓶夹正极，用于识别电瓶夹状态为正负极短路，还是夹到无电瓶汽车；光耦U501和电阻R509串联组成的用于识别电瓶夹正负极接反的反向电压测试回路，电阻R509连接至电瓶夹正极Clamp+，光耦U501连接至控制器IN_Clamp端，当电瓶夹夹反向电压时，光耦U501导通，控制器IN_Clamp端接收到低电平信号；二极管D504、电阻R507、电阻R508和三极管Q502组成的用于识别电瓶夹是否夹正的正向电压测试回路，二极管D504、电阻R507和电阻R508依次串联在电瓶夹正极Clamp+和电瓶夹负极Clamp-之间，所述三极管Q502的基极连接在电阻R507和电阻R508之间，所述三极管Q502的集电极与光耦U501相连接，所述三极管Q502的发射极与电瓶夹负极Clamp-相连接，当电瓶夹夹正向电压时，三极管Q502导通，控制器IN_Clamp端接收到低电平信号；电阻R504、电阻Q505、电阻Q506和二极管D503组成的分压采样电路，所述电阻Q505和电阻R504串联在控制器AD_Clamp端和电瓶夹正极Clamp+之间，电阻Q506连接在控制器AD_Clamp端和电瓶夹负极Clamp-之间，二极管D503正极与电瓶夹负极Clamp-相连接，二极管D503负极连接在电阻Q505和电阻R504之间，控制器AD_Clamp端采集具体电压数值，做出电瓶夹状态的进一步判断；所述电瓶夹状态识别单元默认情况下：Q501断开，EN_Curr_S输出低电平，IN_Clamp上拉至高电平；步骤1、判断IN_Clamp的电平状态，若为高电平，执行步骤2；若为低电平，通过AD_Clamp端口的数值判断电瓶夹的状态：若AD_Clamp的值≤0，则判定电瓶夹状态为夹反向电压；若a0<AD_Clamp的值≤a1，则判定电瓶夹状态为夹正向低电压；若a1<AD_Clamp的值≤a2，则判定电瓶夹状态为夹正向合适电压；若a2<AD_Clamp的值，则判定电瓶夹状态为夹正向高电压，a0、a1和a2为预设值；步骤2、控制器将EN_Curr_S输出高电平，判断IN_Clamp的电平状态，若为高电平，执行步骤3；若为低电平，则判定电瓶夹状态为空载；步骤3、打开Q501，判断IN_Clamp的电平状态，若为高电平，则判定电瓶夹状态为正负极短路；若为低电平，则判定电瓶夹状态为夹到无电瓶汽车，汽车无电瓶时，其内部负载为2Ω~20Ω。3.根据权利要求1所述的汽车应急启动电源安全管理系统，其特征在于，所述第三可控开关单元包括：直流接触器JK1，直流接触器JK1触点一端接电池组正极PACK+，另一端接电瓶夹正极Clamp+，用于连接或断开电池组正极和电瓶夹的正极；电阻R601、MOS管Q601串联组成的高端驱动电路，电阻R601连接受控于控制器的EN_RL1端，MOS管Q601源极连接电池组正极PACK+，漏极连接JK1线圈的一端；电阻R602、MOS管Q602串联组成的低端驱动电路，电阻R602连接并受控于控制器的EN_RL2端，MOS管Q602源极连接电池组负极PACK-，漏极连接JK1线圈的另一端，当控制器驱动MOS管Q601、MOS管Q602都开启时，JK1闭合，电池组正极和电瓶夹正极连通；二极管D602，阳极连接电瓶夹正极Clamp+，阴极连接MOS管Q601的漏极，用于维持JK1的闭合状态：当电池组正极和电瓶夹正极连通后，断开Q601，由于电瓶夹正极有电压，通过二极管D602能够继续保持JK1处于闭合状态；温控开关SW6，常开型温控器，将其置于电池组内部，一端连接在电阻R602和MOS管Q602之间，另一端与电池组负极PACK-相连接，一旦电池组出现温度过高，SW6会立即切换至常闭状态，从而将Q602关断，JK1也随之断开，避免电池组高温放电，增加安全等级；二极管D601，所述二极管D601阳极连接MOS管Q602漏极，二极管D601阴极连接MOS管Q601的漏极，用于JK1断开时续流作用；第二电流采样电路，包括采样电阻RS2、电容C601和电阻R603，所述电阻RS2一端连接至电瓶夹负极Clamp-，另一端连接电池组负极PACK-，所述电阻R603一端连接至电瓶夹负极Clamp-，另一端连接至控制器AD_ISN端。4.根据权利要求1所述的汽车应急启动电源安全管理系统，其特征在于，所述控制管理单元还包括：正温度系数可恢复热敏电阻F1，连接在充电端P1，充电端P1连接外部充电器，常温下，正温度系数可恢复热敏电阻F1为低阻态，保持正常充电；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志敏，
申请(专利权)人：苏州绿恺动力电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32