本發(fā)明屬于電控系統(tǒng)，尤其涉及一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、當(dāng)前鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)在安全保護(hù)層面存在根本性短板，核心癥結(jié)在于單一路徑保護(hù)設(shè)計(jì)無(wú)法抵御復(fù)雜工況下的多重風(fēng)險(xiǎn)，具體缺陷堪稱致命：
2、一、單硬件保護(hù)形同?“單點(diǎn)故障”：現(xiàn)有方案依賴單組保護(hù)元件應(yīng)對(duì)過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流等風(fēng)險(xiǎn)，一旦該元件因吸塵器高頻啟停的電流沖擊、長(zhǎng)期高溫運(yùn)行的性能衰減失效，將直接導(dǎo)致電池失控?——?輕則電芯鼓包漏液，重則引發(fā)起火爆炸，完全無(wú)法匹配吸塵器?10-13a?常態(tài)放電、13a?瞬時(shí)峰值放電的高功率需求；
3、二、混合保護(hù)?“響應(yīng)滯后”?等于?“無(wú)效保護(hù)”：“硬件?+?軟件”?組合方案中，軟件需經(jīng)傳感器數(shù)據(jù)采集、算法運(yùn)算、指令下發(fā)等流程，響應(yīng)時(shí)間普遍超?1ms，而吸塵器短路場(chǎng)景下?80a?以上瞬時(shí)電流會(huì)在微秒級(jí)損毀電控元件，軟件保護(hù)完全?“追不上”?風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生速度，淪為擺設(shè)；
4、三、?環(huán)境適配性差導(dǎo)致?“保護(hù)失準(zhǔn)”：現(xiàn)有系統(tǒng)保護(hù)閾值多為固定值，在?-?20℃低溫環(huán)境下易誤判欠壓切斷供電，在?70℃高溫環(huán)境下又會(huì)因元件性能漂移無(wú)法觸發(fā)過(guò)溫保護(hù)，極端環(huán)境下要么?“用不了”，要么?“用著危險(xiǎn)”；
5、四、?故障反饋模糊加劇?“安全隱患”：僅靠?1-2?顆指示燈籠統(tǒng)提示故障，用戶無(wú)法區(qū)分過(guò)流、過(guò)溫、欠壓等具體問(wèn)題，不僅維修排查耗時(shí)，更可能因誤判故障強(qiáng)行使用，進(jìn)一步放大安全風(fēng)險(xiǎn)。
6、綜上，現(xiàn)有技術(shù)根本無(wú)法滿足鋰電手持吸塵器對(duì)?“毫秒級(jí)響應(yīng)、全場(chǎng)景覆蓋、零失效風(fēng)險(xiǎn)”?的安全需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于：為了解決基于現(xiàn)有鋰電手持電控系統(tǒng)單硬件保護(hù)容易出故障，混合保護(hù)響應(yīng)落后，環(huán)境適配性差，故障反饋模糊加劇而提出的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，包括：
3、電池組，包含至少兩節(jié)串聯(lián)的電芯；
4、主保護(hù)模塊，由第一硬件保護(hù)板構(gòu)成，串聯(lián)在所述電池組與負(fù)載/充電器之間，用于直接監(jiān)測(cè)并保護(hù)所述電池組的過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流及短路狀態(tài)；所述第一硬件保護(hù)板包含第一硬件保護(hù)芯片和第二硬件保護(hù)芯片；
5、冗余保護(hù)模塊，由第二硬件保護(hù)板構(gòu)成，與所述并聯(lián)連接，共同構(gòu)成對(duì)電池組輸出通路的雙重硬件隔離，用于獨(dú)立監(jiān)測(cè)并保護(hù)所述電池組的過(guò)溫及總電壓異常狀態(tài)；
6、系統(tǒng)控制模塊，與所述、冗余保護(hù)回路信號(hào)連接；
7、溫度傳感模塊，至少包含第一熱敏電阻和第二熱敏電阻，所述第一熱敏電阻貼附于電芯表面并與所述冗余保護(hù)回路連接，所述第二熱敏電阻與系統(tǒng)控制模塊連接；
8、狀態(tài)指示模塊，與所述系統(tǒng)控制模塊連接，包含用于指示電量和/或工作狀態(tài)的第一顏色指示燈，以及用于指示故障狀態(tài)的第二顏色指示燈；
9、和接口模塊，用于連接外部充電器或負(fù)載，所述主保護(hù)模塊和所述冗余保護(hù)模塊的保護(hù)動(dòng)作均為切斷流經(jīng)所述接口模塊的電流通路；?其中，當(dāng)所述電池組發(fā)生異常時(shí)，由所述主保護(hù)模塊和/或所述冗余保護(hù)模塊直接執(zhí)行切斷動(dòng)作，同時(shí)，所述系統(tǒng)控制模塊在檢測(cè)到故障后，控制所述狀態(tài)指示模塊中的所述第二顏色指示燈以特定的閃爍模式指示故障類型。
10、進(jìn)一步地，上述主保護(hù)模塊的過(guò)流保護(hù)包括分級(jí)保護(hù)：第一級(jí)過(guò)流保護(hù)閾值為17-23a，延時(shí)0.5-1.5秒觸發(fā)；第二級(jí)瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)閾值為35-45a，延時(shí)50-150毫秒觸發(fā)；短路保護(hù)閾值為不低于80a，響應(yīng)時(shí)間小于500微秒。
11、進(jìn)一步地，上述主保護(hù)模塊的過(guò)充保護(hù)閾值單電芯電壓?4175-4275mv?觸發(fā)，過(guò)放保護(hù)閾值單電芯電壓?2600-2800mv?觸發(fā)。
12、進(jìn)一步地，上述冗余保護(hù)模塊中，充電過(guò)溫保護(hù)閾值為45-55℃，恢復(fù)溫度為40-50℃；放電過(guò)溫保護(hù)閾值為65-75℃，恢復(fù)溫度為60-65℃；所述系統(tǒng)控制模塊對(duì)應(yīng)的過(guò)溫保護(hù)閾值設(shè)定低于所述第二硬件保護(hù)芯片的閾值。
13、?進(jìn)一步地，上述冗余保護(hù)模塊中，總壓異常保護(hù)閾值為總壓?8.3-8.5v?過(guò)壓切斷，5.9-6.3v?欠壓切斷。
14、進(jìn)一步地，上述接口模塊為至少4pin接口，包括：放電負(fù)極、放電正極、充電正極以及溫度傳感模塊信號(hào)引腳。
15、進(jìn)一步地，上述狀態(tài)指示模塊中，所述第一顏色指示燈為兩顆白色led，用于指示充電電壓檔位或放電剩余電量；所述第二顏色指示燈為兩顆紅色led，在所述系統(tǒng)控制模塊判定故障后，控制其按照不同閃爍頻率和/或次數(shù)組合來(lái)對(duì)應(yīng)指示過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路、過(guò)溫、欠壓中的至少六類故障。
16、進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)控制模塊在通過(guò)所述第二熱敏電阻或電壓檢測(cè)電路感知到故障風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，優(yōu)先于所述主保護(hù)模塊和所述冗余保護(hù)模塊的硬件保護(hù)板執(zhí)行切斷負(fù)載輸出的軟件保護(hù)動(dòng)作。
17、本發(fā)明所提供的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用主硬件保護(hù)?+?冗余硬件保護(hù)?+?mcu軟件協(xié)同的三層縱深保護(hù)架構(gòu)，其核心是硬件直斷為主，軟件預(yù)警為輔，雙路獨(dú)立，互為備份，主保護(hù)模塊由兩顆串聯(lián)在電池總輸出回路的專用保護(hù)芯片構(gòu)成，一旦檢測(cè)到過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路等緊急風(fēng)險(xiǎn)，不經(jīng)過(guò)任何中間處理器即系統(tǒng)控制模塊（mcu），直接在毫秒乃至微秒級(jí)內(nèi)斷開(kāi)輸出mosfet，物理切斷危險(xiǎn)，冗余保護(hù)模塊獨(dú)立于主保護(hù)模塊，專注于監(jiān)測(cè)主回路可能未覆蓋或失效時(shí)的極端風(fēng)險(xiǎn)，如充電/放電高溫、電池組總壓異常，其保護(hù)閾值與主回路錯(cuò)開(kāi)，作為后備。即使主保護(hù)完全失效，此回路依然能獨(dú)立判斷并執(zhí)行切斷，確保不存在單點(diǎn)故障，實(shí)現(xiàn)100%的硬件備份，系統(tǒng)控制模塊（mcu）不直接控制主保護(hù)模塊的通斷以保證硬件響應(yīng)速度，當(dāng)溫度接近但未達(dá)到硬件保護(hù)點(diǎn)時(shí)，mcu可提前降功率或報(bào)警，實(shí)現(xiàn)“預(yù)防性保護(hù)”，綜合監(jiān)測(cè)各路信息，當(dāng)任一硬件保護(hù)動(dòng)作發(fā)生，通過(guò)其自身傳感器（如第二ntc、電壓采樣）判斷異常時(shí)，mcu會(huì)立即軟件切斷負(fù)載（如果硬件尚未動(dòng)作），并驅(qū)動(dòng)紅白led指示燈組，其中，白色led用于正常狀態(tài)下的電量/電壓檔位顯示；紅色led則進(jìn)入故障閃爍模式，通過(guò)不同頻率、次數(shù)、組合的閃爍編碼，精確告知用戶是過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、過(guò)溫（并區(qū)分充電/放電）等具體故障，極大提升可維護(hù)性。
18、因此，本實(shí)施例相較于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：
19、一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)解決了基于現(xiàn)有鋰電手持電控系統(tǒng)單硬件保護(hù)容易出故障，混合保護(hù)響應(yīng)落后，環(huán)境適配性差，故障反饋模糊加劇的問(wèn)題。
1.一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，所述主保護(hù)模塊的過(guò)流保護(hù)包括分級(jí)保護(hù)：第一級(jí)過(guò)流保護(hù)閾值為17-23a，延時(shí)0.5-1.5秒觸發(fā)；第二級(jí)瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)閾值為35-45a，延時(shí)50-150毫秒觸發(fā)；短路保護(hù)閾值為不低于80a，響應(yīng)時(shí)間小于500微秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，所述主保護(hù)模塊的過(guò)充保護(hù)閾值單電芯電壓?4175-4275mv?觸發(fā)，過(guò)放保護(hù)閾值單電芯電壓2600-2800mv?觸發(fā)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，所述冗余保護(hù)模塊中，充電過(guò)溫保護(hù)閾值為45-55℃，恢復(fù)溫度為40-50℃；放電過(guò)溫保護(hù)閾值為65-75℃，恢復(fù)溫度為60-65℃；所述系統(tǒng)控制模塊對(duì)應(yīng)的過(guò)溫保護(hù)閾值設(shè)定低于所述第二硬件保護(hù)芯片的閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，所述冗余保護(hù)模塊中，總壓異常保護(hù)閾值為總壓?8.3-8.5v?過(guò)壓切斷，5.9-6.3v?欠壓切斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，所述接口模塊為至少4pin接口，包括：放電負(fù)極、放電正極、充電正極以及溫度傳感模塊信號(hào)引腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)指示模塊中，所述第一顏色指示燈為兩顆白色led，用于指示充電電壓檔位或放電剩余電量；所述第二顏色指示燈為兩顆紅色led，在所述系統(tǒng)控制模塊判定故障后，控制其按照不同閃爍頻率和/或次數(shù)組合來(lái)對(duì)應(yīng)指示過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路、過(guò)溫、欠壓中的至少六類故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙硬件保護(hù)的鋰電手持吸塵器電控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制模塊在通過(guò)所述第二熱敏電阻或電壓檢測(cè)電路感知到故障風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，優(yōu)先于所述主保護(hù)模塊和所述冗余保護(hù)模塊的硬件保護(hù)板執(zhí)行切斷負(fù)載輸出的軟件保護(hù)動(dòng)作。