一種安全熱插拔式電池電源系統技術方案

本發明專利技術公開一種安全熱插拔式電池電源系統。該系統包括若干電池模塊，電池管理板，開關電源以及通訊接口、電源接口；電池模塊通過接插件與電池管理板相連，開關電源通過電池管理板為電池模塊充電；電池模塊包括串聯或并聯的電池芯組和電池保護板，電池管理板用于管理各電池模塊的充放電；當有多組電池模塊連在電池管理板上時，只有一組電池模塊處于放電狀態。通過本發明專利技術，實現了一種多節電池熱插拔管理系統的拓撲結構，多組電池模塊只有一個處于放電狀態，并通過通訊接口實時監測電池的狀態，從而在突發情況下可以自動切換。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電池電源系統，具體為一種可熱插拔更換電池的，安全不間斷電池電源系統。
技術介紹
安全和穩定性是醫療儀器設備的重要屬性，對于由獨立電源(電池)供電的醫療設備來說，電池管理系統的安全和穩定性是其中的關鍵因素。對于需要連續供電的醫療儀器來說，在電池電量有限的情況下，如何做到在不切斷電源的情況下，通過更換電池以保障設備連續的電源供應這一技術具有重要意義。目前，大多數醫療儀器一般采用市電供電，市場上針對于移動式醫療設備的電源系統很少，而能夠支持電池熱插拔的電源系統則更少。但是隨著醫療科學技術的發展，移動式醫療儀器具有廣闊的市場前景，如器官移植運輸類醫療儀器設備，則能夠長時間安全穩定為設備供電的電源系統對移動式醫療儀器的發展具有重要意義。本專利技術針對于此，公開一種用于醫療儀器設備的電池電源系統的拓撲結構和方法，該系統可以同時管理多節電池，支持電池熱插拔，通過不斷更換電池的方式，保證系統電源的持續供應。系統內部通過數據通訊總線可以實時監測電池狀態和系統工作狀態，保證了使用設備對電池電源系統的實時控制。
技術實現思路
本專利技術的目的針對現有技術的不足，提供一種支持電池組熱插拔，并且在更換電池組時能為儀器不間斷供電的電池管理系統。本專利技術的具體技術方案如下:熱插拔式電池電源系統包括若干電池模塊，電池管理板，開關電源以及通訊接口、電源接口 ；其中通訊接口包括電池通訊接口、外部設備通訊接口，電源接口包括電池電源接口、外部設備電源接口、開關電源接口 ；電池模塊通過接插件經電池通訊接口、電池電源接口與電池管理板相連，且任意電池模塊可自由插拔；開關電源與電池管理板通過開關電源接口相連，開關電源通過電池管理板為電池模塊充電；所述的電池模塊包括串聯或并聯的電池芯組和電池保護板；將電池芯組和電池保護板封裝于一個殼體內，在殼體上留出電源和通訊接口、獨立電池充電接口、led電量指示燈以及電量查詢按鍵；所述的電池保護板用于實時監測該電池模塊內部電池電量、電壓、電流、溫度等信息，并與外部通訊，同時對該電池進行充放電保護。所述的電池管理板接收每組電池模塊經電池通訊接口(例如SMbus、IIC、串口通訊等)傳輸的電量、電流、電壓、電池溫度，以及各電池模塊內電池的充電、放電狀態，然后將這些信息通過外部設備通訊接口傳送至外部設備，外部設備可根據接收信息進行顯示或警報。所述的電池管理板用于管理各電池模塊的充放電；當有多組電池模塊連在電池管理板上時，每次只有一組電池模塊處于放電狀態；進一步地，所述的電池管理板內部還設有若干與電池模塊相配對的快速電壓檢測模塊，能實時檢測該電池模塊的輸出電壓是否在合理范圍之內；當一組電池模塊處于放電狀態，如果其被拔走或者電量過低時，電池管理板通過電池切換模塊迅速切換到下一組電量充足的電池模塊進行放電，防止電池過放；進一步地，所述的電池管理板內部還設有電荷緩沖器，以保證在電池切換過程中電源的持續供應；進一步地，所述的電池管理板上設有多種電壓輸出，以滿足系統不同的供電需求，當電池電量不滿時，通過開關電源可控制電池管理板為電池充電，當電池電量滿時，通過開關電源可控制電池管理板停止為電池充電，以防止電池過沖。所述的電池切換模塊能快速選擇某一組電池模塊為外部設備供電或者選擇斷電，每次只有一組電池處于放電狀態。電池管理板可通過電池通訊接口獲取到處于放電狀態的電池模塊電量的信息，當該電池電量較低時引發電池切換模塊的切換動作；電池管理板也可同電源接口處的電壓檢測模塊快速檢測于放電狀態的電池模塊電池輸出的電壓值，當該電池模塊脫離電池管理板時，電壓檢測模塊迅速檢測到電壓的變化，引發電池切換模塊的切換動作，保證了電池模塊拔走時的響應實時性。通過實施本專利技術，實現了一種多節電池熱插拔管理系統的拓撲結構，多組電池模塊只有一個處于放電狀態，并通過通訊接口實時監測電池的狀態，從而在突發情況下可以自動切換。每塊電池都具有獨立保護板，當充放電電流過大、電池溫度過高或者電量不足時，對電池進行智能切換和保護。本專利技術充分發揮了電池的性能，提高了電池的使用壽命。同時本系統支持電池模塊的熱拔插，通過快速電壓檢測模塊保證了電池拔走時切換響應的實時性。電荷緩存器使得電池模塊切換時也能保證設備的持續供電。通過電池通訊接口、電壓檢測模塊的配合實現的電池切換算法，保證了電池損壞或拔走時切換的準確性，保障了醫療儀器的安全穩定運行?！靖綀D說明】圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是電池切換示意圖；圖3是電池切換流程圖；其中電池模塊1、電池管理板2、外部設備3、開關電源4、電池組5、電量指示燈口6、電量查詢按鍵7、電池電源接口 8、外部設備通訊接口 9、開關電源接口 10、電池通訊接口11、獨立電池充電接口 12、電池保護板13、電源按鍵14、外部設備電源接口 15、電池切換模塊16、電荷緩存器17、電壓檢測模塊18、交流電源接口 19。【具體實施方式】下面結合附圖對本專利技術做進一步的分析。如圖1所示，其為電池電源系統的結構示意圖。本專利技術熱插拔式電池電源系統包括若干電池模塊1，一個電池管理板2，開關電源4以及通訊接口、電源接口 ；每組電池模塊1通過各自的接插件經電池通訊接口 11、電池電源接口 8與電池管理板2相連，且任意電池模塊1可自由插拔；開關電源4與電池管理板2通過開關電源接口 10相連，開關電源4通過電池管理板2為電池模塊1充電；每組電池模塊1內部封裝有串聯或并聯的電池芯組5和電池保護板13，并在殼體適當位置留有電源和通訊接插件8和11、電量指示燈口 6、電量查詢按鍵7、電池保護板13以及獨立電池充電接口 12 ;電池保護板13能實時檢測該電池模塊內電池的電量、電流、電壓、溫度、充電電流、放電電流等信息。數個電量指示燈將電量分為多檔，電量指示燈6默認全滅，當用戶按下電量查詢按鍵7后，給予顯示。電池模塊1可以利用電源適配器通過獨立電池充電接口 12進行充電。電池管理板2當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種安全熱插拔式電池電源系統，其特征在于包括若干電池模塊，電池管理板，開關電源以及通訊接口、電源接口；電池模塊通過接插件與電池管理板相連，且任意電池模塊可自由插拔，開關電源通過電池管理板為電池模塊充電；所述的電池模塊包括串聯或并聯的電池芯組和電池保護板，其中電池保護板用于實時監測該電池模塊內部電池電量、電壓、電流、溫度等信息，并與外部通訊，同時對該電池進行充放電保護；所述的電池管理板用于管理各電池模塊的充放電；當有兩組及兩組以上電池模塊與電池管理板相連時，只有一組電池模塊處于放電狀態。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王玲，徐銘恩，李歡，張平，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33