[发明专利]一种新型的硬件电池冗余保护装置及其工作方法

权利要求书

1.一种新型的硬件电池冗余保护装置，保护装置与电池连接，保护装置上设有充放电接口，所述保护装置是由空气开关、BMS系统组成，所述BMS系统是由CPU控制模块、电源控制模块、通信模块、电压采集模块、温度采样模块、功能保护模块、电流采样模块组成，其特征在于：所述BMS系统中还设有故障处理模块，所述空气开关为带有分励器空气开关，带有分励器空气开关中设有分励式驱动模块，所述电压采集模块中设有电压保护IC模块,所述温度采样模块中设有温度比较模块；所述带有分励器空气开关中的驱动模块与故障处理模块输出端口连接，故障处理模块输出端口还与功能保护模块连接，所述电压采集模块对电池的电压进行采集保护，电压保护IC模块输出端口与故障处理模块的输入端口连接，所述温度采样模块对电池的温度进行采集比较，温度比较模块的输出端与故障处理模块的输入端连接；

所述电流采样模块，在充放电总线上串联一个高精度低阻值的电阻R1，设置运算放大器U7放大比例输出结果给MCU，由MCU处理计算出实际电流值；

所述电压采集模块由MAX14921ECS芯片构成；

所述温度采样模块由CD74HC4067M芯片构成，所述CD74HC4067M芯片的TMP01引脚、TMP02引脚、TMP03引脚、TMP04引脚、TMP05引脚和TMP06引脚分别连接外置NCT且分别与电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6分压，所述CD74HC4067M芯片采集每路上的电压值处理传输给MCU；

在所述电压采集模块中，电压采集由四个电池保护芯片S-8204B级联组成，芯片采集电压值，与内部设定值比较，采样电压值大于设定禁止充电电压值，芯片充电信号管脚输出低电平给故障处理模块，采样电压值小于设定禁止放电电压值，芯片充电信号管脚输出低电平给故障处理模块；

所述温度比较模块由三个双通道比较器LMV393构成，LMV393芯片的管脚2和管脚6输入基值电压，LMV393芯片的管脚3和管脚5输入采样温度电压值，通过芯片处理，管脚1和管脚7输出结果，当温度存在异常时输出低电平，温度正常时输出高电平，由故障处理模块处理；

在故障处理模块中，C-MOS为充电驱动的信号，D-MOS为放电驱动的信号，C为温度传输的信号，故障处理模块由或门和电子开关组成，当出现故障时与门U33的输入存在低电平，输出也为低电平，U33输出的低电平驱动开关Q89、开关Q88、开关Q90闭合，开关Q89驱动放电电子开关断开，开关Q88驱动充电电子开关断开，开关Q90驱动分励开关信号，以此分励开关驱动空气开关断开，以此断开电池和电源/负载的联系。

2.根据权利要求1所述的一种新型的硬件电池冗余保护装置，其特征在于：所述空气开关的输入端与电池的正负极串联，空气开关输出端与充放电接口通过连接线连接，所述空气开关输出端与充放电接口之间其中一条连接线上串联功能保护模块和电流采样模块。

3.根据权利要求1所述的一种新型的硬件电池冗余保护装置，其特征在于：所述CPU控制模块通过空气开关检测电路与空气开关输出端口线连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型的硬件电池冗余保护装置，其特征在于：所述CPU控制模块的输出端分别与功能保护模块、通信模块、电源控制模块连接，所述CPU控制模块的输入端分别与电压采集模块、电流采样模块、温度采样模块连接。

5.根据权利要求1所述的一种新型的硬件电池冗余保护装置，其特征在于：所述功能保护装置中自带电源。

6.根据权利要求1所述的一种新型的硬件电池冗余保护装置，其特征在于：所述电源控制模块中设有按钮。

7.一种根据权利要求1所述的新型的硬件电池冗余保护装置的工作方法，其特征在于：

所述方法具体如下：

电压采集模块、温度采样模块和电流采样模块采集电池数据传输给CPU控制模块，CPU控制模块收集采集到的数据进行处理并与程序内部写入的数据做对比，数据正常则继续运行，数据异常则发出控制信号给功能保护模块，由功能保护模块控制充放电回路的开关断开，达到保护的功能，电压采集模块中的电压保护IC模块，采集处理电压数据，传输信号给故障判断模块，温度采样模块中的温度比较模块，采集处理温度数据，传输信号给故障判断模块，故障判断模块处理收集的信号，判断有无异常情况，传输结果给分励驱动模块和功能保护模块，有异常的情况下，直接控制分励驱动模块驱动空气开关断开和功能保护模块驱动电子开关断开。