本發(fā)明涉及鋰電池模組的電池管理系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，應(yīng)用場合包括電動自行車、滑板車、平衡車、扭扭車、無人機(jī)、機(jī)器人等使用鋰電池提供能量的產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

隨著鋰電池的推廣，越來越多的產(chǎn)品開始使用鋰電池為產(chǎn)品提供動力來源，但目前很多產(chǎn)品所使用的鋰電池不帶電池管理系統(tǒng)，或是所帶的電池管理系統(tǒng)的保護(hù)功能不完善，這類電池在使用過程中容易出現(xiàn)以下問題：

1、電池電壓直接對外輸出，觸碰端口很容易觸發(fā)電池的短路保護(hù)，在電壓等級較高的情況下，會對人體造成傷害。

2、接口設(shè)計簡單，容易被仿造，假冒偽劣電池的出現(xiàn)，不但電池本身在使用過程中出現(xiàn)起火、爆炸等很多安全事故，對使用電池的產(chǎn)品也帶來相應(yīng)的損壞，造成極壞的影響。

3、不具備預(yù)放電支路，電池直接輸出供電電流，引起電池、用電設(shè)備的損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種智能電池終端、智能電源終端及匹配檢測方法，通過在電池管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加預(yù)放電支路和通信接口，解決電池直接對外輸出容易觸發(fā)短路等問題，并且避免假冒偽劣的電池在產(chǎn)品上使用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種智能電池終端，電池內(nèi)設(shè)有電池模組和電池管理系統(tǒng)，其特征在于：所述的電池設(shè)有主供電回路、預(yù)放電支路和通信接口??；所述的預(yù)放電支路連接電池模組；所述的通信接口連接電池管理系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述的預(yù)放電支路包括預(yù)放支路驅(qū)動信號pd_driver，場效應(yīng)管q2柵極通過電阻r6連接預(yù)放支路驅(qū)動信號pd_driver，場效應(yīng)管q2漏極通過電阻r7連接場效應(yīng)管q3柵極，通過電阻r8連接場效應(yīng)管q3漏極，場效應(yīng)管q3漏極連接12v電源；場效應(yīng)管q3源極通過電阻r4、r3連接場效應(yīng)管q1源極，場效應(yīng)管q1漏極通過電阻r2連接二極管d1陰極，二極管d1的陽極連接電池模組對外供電負(fù)極p-；場效應(yīng)管q1的源極通過電阻r1連接電池模組負(fù)極s-。

優(yōu)選的，所述的通信接口ⅰ電路包括rs485收發(fā)芯片u1，該芯片采用max3483e芯片，收發(fā)芯片u1的1腳、4腳分別連接電池模組內(nèi)部mcu串口通信接收端和發(fā)送端；收發(fā)芯片u1的6腳、7腳連接電阻模組對外通信接口。

優(yōu)選的，所述的電池管理系統(tǒng)包括用于檢測電池模組內(nèi)部每個電芯的電壓、充放電電流、溫度信息的模擬前端、用于電池模組剩余電量估算的電量計；所述的模擬前端和電量計通過內(nèi)部通信總線與微控制器ⅰ連接，所述的微控制器ⅰ與通信接口ⅰ連接；微控制器ⅰ的輸入端還連接有電流調(diào)理電路。

一種智能電源終端，包括無人機(jī)電源，所述的無人機(jī)電源內(nèi)設(shè)有微處理器ⅱ，微處理器ⅱ連接有通信接口ⅱ；所述的通信接口ⅱ能夠與智能電池終端的通信接口ⅰ對接通信。

一種電池與電源終端的匹配檢測方法，包括以下步驟：

s1：常規(guī)情況下，電池的主供電回路斷開，預(yù)放電支路保持導(dǎo)通；選擇預(yù)放電限流電阻，使得預(yù)放電支路輸出的電流能夠使智能電源終端啟動校驗?zāi)Ｊ剑?/p>

s2：當(dāng)電池放入用電設(shè)備時，通信接口ⅰ和通信接口ⅱ自動對接，同時預(yù)放電支路向智能電源終端提供一個預(yù)放電電流，智能電源終端接入預(yù)放電電流后，啟動校驗?zāi)Ｊ?，開始校驗電池與設(shè)備的匹配信息；電流采樣電阻將電池電流信息反饋到微控制器??；

s3：微控制器ⅰ檢測到電池終端對外輸出電流后，通過通信接口與智能電源終端進(jìn)行信息交互，信息交互成功后，電池終端導(dǎo)通主供電回路進(jìn)行正式供電，同時斷開預(yù)放電支路；若信息交互失敗，則電池終端保持主供電回路斷開，同時斷開預(yù)放電支路，切斷對外輸出，一段時間后恢復(fù)預(yù)放電支路輸出；

s4：信息交互成功后，智能電源終端從校驗?zāi)Ｊ角袚Q為供電模式，接通整機(jī)電源，為整機(jī)供電；若信息交互失敗，智能電源終端不向設(shè)備供電，防止損壞設(shè)備。

本發(fā)明的有益效果：智能電池終端在普通電池模組的基礎(chǔ)上增加預(yù)放支路和通信接口，默認(rèn)通過預(yù)放支路輸出，輸出限流，可以防止電池在靜置或是搬運過程中誤短路造成電池?fù)p壞；通信接口保證電池終端與用電系統(tǒng)必須信息交互成功才能正式供電（信息加密傳輸），否則用電系統(tǒng)無法正常工作，防止了假冒偽劣電池在產(chǎn)品上的使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明電池終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明預(yù)放電支路電路圖；

圖3是本發(fā)明通信接口電路圖；

圖4是本發(fā)明用電設(shè)備側(cè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明工作流程圖；

圖1中，p+：電池模組對外供電正極；p-：電池模組對外供電負(fù)極；t+/t-：電池模組對外通信接口。

圖2中，pd_driver：預(yù)放回路驅(qū)動信號；s-：電池模組負(fù)極；p-：電池模組對外供電負(fù)極；r1：電流采樣電阻；r2：預(yù)放之路限流電阻。

圖3中，t+/t-：電池模組對外通信接口；rx：電池模組內(nèi)部mcu串口通信接收端；tx：電池模組內(nèi)部mcu串口通信發(fā)送端；en：通信使能信號；u1：rs485收發(fā)芯片。

圖4中，p+：用電設(shè)備供電正極；p-：用電設(shè)備供電負(fù)極；t+/t-；用電設(shè)備通信接口。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的在無人機(jī)領(lǐng)域的一個具體應(yīng)用實例。無人機(jī)在運行過程中對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求極高，包括控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)等，因此必須杜絕假冒偽劣電池在產(chǎn)品上的使用，同時需要解決電池本身的短路、無法限流等問題。

如圖1所示，智能電池終端設(shè)有主輸出回路p-、p+，主輸出回路在電池默認(rèn)狀態(tài)下處于斷開狀態(tài)，通過預(yù)放電支路進(jìn)行輸出電流，預(yù)放電支路與主輸出回路并聯(lián)，且本身串聯(lián)有預(yù)放電限流電阻和電路保護(hù)二極管。

預(yù)放電功能：參考圖2，默認(rèn)情況下預(yù)放電支路對外供電，即pd_driver給高電平，導(dǎo)通q2，將r7與gnd導(dǎo)通，12v通過r7和r8分壓后提供q3驅(qū)動，使得q3導(dǎo)通，從而12v經(jīng)過r3和r4分壓后給q1提供驅(qū)動電壓，使得q1導(dǎo)通，從而導(dǎo)通這個預(yù)放電之路。當(dāng)需要切斷預(yù)放電支路時，只需將pd_driver給低電平即可。

電池限流功能：通過調(diào)節(jié)限流電阻的電阻值實現(xiàn)電池的限流輸出，使得輸出的電流能夠使用電系統(tǒng)的微控制器mcu和通信接口模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)，從而啟動電池、設(shè)備匹配檢查程序。

電池防短路功能：限流電阻的存在，可以保證即使p+、p-短路也不會對電池本身造成損壞。通過在主回路設(shè)置電流采樣電阻，電池微控制器可以在電池短路后斷開預(yù)放支路的開關(guān)，切段輸出，延時待短路電流消失后恢復(fù)預(yù)放電支路輸出。

電池、設(shè)備匹配檢測功能：s1：常規(guī)情況下，電池的主供電回路斷開，預(yù)放電支路保持導(dǎo)通；選擇預(yù)放電限流電阻，使得預(yù)放電支路輸出的電流能夠使智能電源終端啟動校驗?zāi)Ｊ剑?/p>

s2：當(dāng)電池放入無人機(jī)設(shè)備時，通信接口ⅰ和通信接口ⅱ自動對接，同時預(yù)放電支路向智能電源終端提供一個預(yù)放電電流，智能電源終端接入預(yù)放電電流后，啟動校驗?zāi)Ｊ?，開始校驗電池與設(shè)備的匹配信息；電流采樣電阻將電池電流信息反饋到微控制器?。?/p>

s3：微控制器ⅰ檢測到電池終端對外輸出電流后，通過通信接口與智能電源終端進(jìn)行信息交互，信息交互成功后，電池終端導(dǎo)通主供電回路進(jìn)行正式供電，同時斷開預(yù)放電支路；若信息交互失敗，則電池終端保持主供電回路斷開，同時斷開預(yù)放電支路，切斷對外輸出，一段時間后恢復(fù)預(yù)放電支路輸出；

s4：信息交互成功后，智能電源終端從校驗?zāi)Ｊ角袚Q為供電模式，接通整機(jī)電源，為整機(jī)供電；若信息交互失敗，智能電源終端不向設(shè)備供電，防止損壞設(shè)備。

智能電池終端在普通電池模組的基礎(chǔ)上增加預(yù)放支路和通信接口，默認(rèn)通過預(yù)放支路輸出，輸出限流，可以防止電池在靜置或是搬運過程中誤短路造成電池?fù)p壞；通信接口保證電池終端與用電系統(tǒng)必須信息交互成功才能正式供電（信息加密傳輸），否則用電系統(tǒng)無法正常工作，防止了假冒偽劣電池在產(chǎn)品上的使用。