專(zhuān)利名稱(chēng)：車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車(chē)用蓄電池，尤其涉及一種車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子蓄電池也組一般采用7～14個(gè)單體電池串聯(lián)組成24V～48V的直流電源。跟已經(jīng)使用了100多年歷史的鉛酸蓄電池相比，鋰離子動(dòng)力電池目前技術(shù)不是特別成熱，由多個(gè)鋰離子蓄電池串聯(lián)成組使用時(shí)，由于單體電池的容量、放電特性等參數(shù)的一致性較差，會(huì)出現(xiàn)單體電池電壓不均衡，經(jīng)過(guò)多次充放電循環(huán)后，各單體電池差異性增大，直接影響電池的使用壽命與安全。為了解決這一問(wèn)題，必須對(duì)鋰離子蓄電池組采用均衡保護(hù)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型主要是解決車(chē)用鋰離子蓄電池組經(jīng)多次充放電后，各單體電池差異性增大，影響電池的使用壽命與安全的技術(shù)問(wèn)題；提供一種經(jīng)多次充放電后也不會(huì)增大各單體電池間的差異性，確保各單體電池的一致，延長(zhǎng)電池使用壽命、確保電池使用的安全性的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路。
本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的本實(shí)用新型包括與各單體電池相連的均衡模塊和選址采樣模塊及為整個(gè)均衡保護(hù)電路提供工作電源的電源模塊，所述的選址采樣模塊、均衡模塊分別與單片機(jī)處理模塊相連，所述的電源模塊與充電器輸入接口相連，所述的單片機(jī)處理模塊內(nèi)存貯有工作程序。單片機(jī)處理模塊發(fā)送信號(hào)給選址采樣模塊，由選址采樣模塊發(fā)出滾動(dòng)信號(hào)輪流選通各單體電池，并采樣被選通的單體電池的電壓送給單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊將接收到的數(shù)據(jù)與內(nèi)部存貯的電池電壓標(biāo)準(zhǔn)值比較，如高出標(biāo)準(zhǔn)值，則發(fā)出控制信號(hào)啟動(dòng)連接于該單體電池上的均衡模塊，使該單體本電池放電，回到標(biāo)準(zhǔn)值。單片機(jī)處理模塊一旦發(fā)現(xiàn)該單體電池電壓降到標(biāo)準(zhǔn)值后，就關(guān)斷對(duì)均衡模塊的啟動(dòng)單體電池不再放電。從而使各單體電池保持一致，延長(zhǎng)電池使用壽命，確保電池使用的安全性。另一方面，確保均衡保護(hù)電路只有在充電時(shí)工作。
作為優(yōu)選，所述的均衡模塊包括三極管及連接在三極管的發(fā)射極上的電阻，三極管的集電極接單體電池的正極，電阻的另一頭接單體電池也的負(fù)極，三極管的基極與所述的單片機(jī)處理模塊相連。當(dāng)單片機(jī)處理模塊發(fā)現(xiàn)某單體電池的電壓高出標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，發(fā)出高電平給三極管的基極，使三極管導(dǎo)通，接通單體電池、三極管、電阻組成的回路，從而實(shí)現(xiàn)該單體電池向電阻放電。當(dāng)單體電池電壓回標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，單片機(jī)處理模塊發(fā)出低電平給三極管的基極，三極管不導(dǎo)通，單體電池停止放電。
作為優(yōu)選，所述的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路還包括與各單體電池相連的電壓檢測(cè)模塊，所述的電壓檢測(cè)模塊上連接有過(guò)充保護(hù)與門(mén)和過(guò)放保護(hù)與門(mén)，所述的過(guò)充保護(hù)與門(mén)經(jīng)充電保護(hù)模塊與開(kāi)關(guān)電路模塊相連，所述的過(guò)放保護(hù)與門(mén)經(jīng)放電保護(hù)模塊與另一開(kāi)關(guān)電路模塊相連，兩開(kāi)關(guān)電路模塊與電池組、電壓輸出接口勾成串聯(lián)電路。電壓檢測(cè)模塊可以設(shè)定單體電池的正常電壓范圍，如果檢測(cè)到的單體電池的電壓超過(guò)設(shè)定值，發(fā)出過(guò)壓信號(hào)給過(guò)充保護(hù)與門(mén)，再通過(guò)充電保護(hù)模塊控制與之相連的開(kāi)關(guān)電路模塊使之處于關(guān)斷狀態(tài)；如果檢測(cè)到的單體電池的電壓低于設(shè)定值，則發(fā)出欠壓信號(hào)給過(guò)放保護(hù)與門(mén)，再通過(guò)放電保護(hù)模塊控制與之相連的開(kāi)關(guān)電路模塊使之處于關(guān)斷狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了只要有一個(gè)單體電池不在設(shè)定范圍內(nèi)，均會(huì)斷開(kāi)寸電壓輸出接口的連接，關(guān)斷供電。
作為優(yōu)選，所述的兩開(kāi)關(guān)電路模塊、電池組、電壓輸出接口構(gòu)成的串聯(lián)電路中還串聯(lián)有電流采樣模塊，所述的電流采樣模塊與所述的單片機(jī)處理模塊相連，所述的單片機(jī)處理模塊再與所述的過(guò)放保護(hù)與門(mén)相連。電流采樣模塊采集供電回路的電流值后輸送給單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊與內(nèi)部存貯的標(biāo)準(zhǔn)電流值比較，如過(guò)流則發(fā)出信號(hào)給過(guò)放保護(hù)與門(mén)，再經(jīng)放電保護(hù)模塊控制與之相連的開(kāi)關(guān)電路模塊使其處于關(guān)斷狀態(tài)，關(guān)斷供電。
作為優(yōu)選，所述的開(kāi)關(guān)電路模塊包括場(chǎng)效應(yīng)管及與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、源極相連的二極管，所述的充電保護(hù)模塊、放電保護(hù)模塊分別與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連。充電保護(hù)模塊、放電保護(hù)模塊發(fā)出控制信號(hào)給場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，使場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)供電或停止供電。
本實(shí)用新型的有益效果是實(shí)現(xiàn)均衡策略只對(duì)電池充電過(guò)程進(jìn)行均衡，放電過(guò)程不進(jìn)行均衡；充電均衡過(guò)程中，采用對(duì)電壓較高的單體電池進(jìn)行小電流放電，放電能耗由功率電阻發(fā)熱釋放。實(shí)現(xiàn)保護(hù)策略充電時(shí)，具有單體電池的電壓過(guò)高保護(hù)、總電壓過(guò)高保護(hù)、充電流限流保護(hù)；放電時(shí)，具有單體電池過(guò)放保護(hù)、總電壓過(guò)低保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)。


圖1是本實(shí)用新型中單體電池均衡部分的電路連接框圖。
圖2是本實(shí)用新型中保護(hù)部分的電路連接框圖。
圖3是本實(shí)用新型中均衡模塊的一種電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型中開(kāi)關(guān)電路模塊的一種電路原理圖。
圖中1.電壓檢測(cè)模塊，2.電源模塊，3.過(guò)充保護(hù)與門(mén)，4.充電保護(hù)模塊，5.開(kāi)關(guān)電路模塊，6.過(guò)放保護(hù)與門(mén)，7.放電保護(hù)模塊，8.開(kāi)關(guān)電路模塊，9.單片機(jī)處理模塊，10.電流采樣模塊，11.均衡模塊，12.選址采樣模塊，13.單體電池，14.電壓輸出接口，15.充電器輸入接口。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例1本實(shí)施例的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，由均衡、保護(hù)兩部分電路構(gòu)成。如圖1所示，各單體電池13上連接有均衡模塊11和選址采樣模塊12，選址采樣模塊12、均衡模塊11分別與單片機(jī)處理模塊9相連，單片機(jī)處理模塊9內(nèi)存貯有工作程序。本實(shí)施例的均衡模塊11包括三極管及連接在三極管的發(fā)射極上的電阻，如圖3所示，三極管的集電極接單體電池的正極，電阻的另一頭接單體電池的負(fù)極，三極管的基極與單片機(jī)處理模塊9相連。上述電路構(gòu)成均衡電路。如圖2所示，各單體電池13上還連接有電壓檢測(cè)模塊1，電壓檢測(cè)模塊1再與過(guò)充保護(hù)與門(mén)3、過(guò)放保護(hù)與門(mén)6相連，過(guò)充保護(hù)與門(mén)3經(jīng)充電保護(hù)模塊4與開(kāi)關(guān)電路模塊5相連，過(guò)放保護(hù)與門(mén)6經(jīng)放電保護(hù)模塊7與另一開(kāi)關(guān)電路模塊8相連，過(guò)放保護(hù)與門(mén)6還與單片機(jī)處理模塊9相連，單片機(jī)處理模塊9上還連接有電流采樣模塊10，電池組、開(kāi)關(guān)電路模塊5、開(kāi)關(guān)電路模塊8、電流采樣模塊10、電壓輸出接口14構(gòu)成串聯(lián)電路。如圖4所示，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路模塊5、8包括場(chǎng)效應(yīng)管及與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、源極相連的極管，充電保護(hù)模塊4、放電保護(hù)模塊7各與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連。上述電路構(gòu)成保護(hù)電路。為整個(gè)均衡保護(hù)電路提供工作電源的電源模塊2與充電器輸入接口15相連。
工作過(guò)程充電器輸入接口接上充電器，車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路開(kāi)始工作。
單片機(jī)處理模塊發(fā)送信號(hào)給選址采樣模塊，由選址采樣模塊發(fā)出滾動(dòng)信號(hào)輪流選通各單體電池，并采樣被選通的單體電池的電壓送給單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊將接收到的數(shù)據(jù)與內(nèi)部存貯的電池電壓標(biāo)準(zhǔn)值比較，如高出標(biāo)準(zhǔn)值，則發(fā)出高電平給三極管的基極，使三極管導(dǎo)通，接通單體電池、三極管、電阻組成的回路，從而實(shí)現(xiàn)該單體電池向電阻放電；當(dāng)單體電池電壓回到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，單片機(jī)處理模塊發(fā)出低電平給三極管的基極，三極管不導(dǎo)通，單體電池停止放電。確保各單體電池保持一致，延長(zhǎng)電池使用壽命。
電壓檢測(cè)模塊可以設(shè)定單體電池的正常電壓范圍，如果檢測(cè)到的單體電池的電壓超過(guò)設(shè)定值，發(fā)出過(guò)壓信號(hào)給過(guò)充保護(hù)與門(mén)，再通過(guò)充電保護(hù)模塊控制與之相連的場(chǎng)效應(yīng)管使之處于關(guān)斷狀怠；如果檢測(cè)到的單體電池的電壓低于設(shè)定值，則發(fā)出欠壓信號(hào)給過(guò)放保護(hù)與門(mén)，再通過(guò)放電保護(hù)模塊控制與之相連的場(chǎng)效應(yīng)管使之處于關(guān)斷狀態(tài)。電流采樣模塊采集供電回路的電流值后輸送給單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊與內(nèi)部存貯的標(biāo)準(zhǔn)電流值比較，如過(guò)流則發(fā)出信號(hào)給過(guò)放保護(hù)與門(mén) ，再經(jīng)放電保護(hù)模塊控制與之相連的場(chǎng)效應(yīng)管使其處于關(guān)斷狀怠。過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路情況中只要有一種存在，均會(huì)使電池組、開(kāi)關(guān)電路模塊、電流采樣模塊、電壓輸出接口構(gòu)成的串聯(lián)電路斷路，關(guān)斷電壓輸出電，停止供電。
權(quán)利要求1.一種車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，其特征在于包括與各單體電池(13)相連的均衡模塊(11)和選址采樣模塊(12)及為整個(gè)均衡保護(hù)電路提供工作電源的電源模塊(2)，所述的選址采樣模塊(12)、均衡模塊(11)分別與單片機(jī)處理模塊(9)相連，所述的電源模塊(2)與充電器輸入接口(15)相連，所述的單片機(jī)處理模塊(9)內(nèi)存貯有工作程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，其特征在于所述的均衡模塊(11)包括三極管及連接在三極管的發(fā)射極上的電阻，三極管的集電極接單體電池的正極，電阻的另一頭接單體電池的負(fù)極，三極管的基極與所述的單片機(jī)處理模塊(9)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，其特征在于還包括與各單體電池(13)相連的電壓檢測(cè)模塊(1)，所述的電壓檢測(cè)模塊(1)上連接有過(guò)充保護(hù)與門(mén)(3)和過(guò)放保護(hù)與門(mén)(6)，所述的過(guò)充保護(hù)與門(mén)(3)經(jīng)充電保護(hù)模塊(4)與開(kāi)關(guān)電路模塊(5)相連，所述的過(guò)放保護(hù)與門(mén)(6)經(jīng)放電保護(hù)模塊(7)與另一開(kāi)關(guān)電路模塊(8)相連，兩開(kāi)關(guān)電路模塊(5、8)與電池組、電壓輸出接口(14)構(gòu)成串聯(lián)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，其特征在于所述的兩開(kāi)關(guān)電路模塊(5、8)、電池組、電壓輸出接口(14)構(gòu)成的串聯(lián)電路中還串聯(lián)有電流采樣模塊(10)，所述的電流采樣模塊(10)與所述的單片機(jī)處理模塊(9)相連，所述的單片機(jī)處理模塊(9)再與所述的過(guò)放保護(hù)與門(mén)(6)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，其特征在于所述的開(kāi)關(guān)電路模塊(5、8)包括場(chǎng)效應(yīng)管及與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、源極相連的二極管，所述的充電保護(hù)模塊(4)、放電保護(hù)模塊(7)分別與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，其特征在于所述的開(kāi)關(guān)電路模塊(5、8)包括場(chǎng)效應(yīng)管及與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、源極相連的二極管，所述的充電保護(hù)模塊(4)、放電保護(hù)模塊(7)分別與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種車(chē)用鋰離子蓄電池均衡保護(hù)電路，包括與各單體電池相連的均衡模塊和選址采樣模塊及為整個(gè)均衡保護(hù)電路提供工作電源的電源模塊，選址采樣模塊、均衡模塊分別與單片機(jī)處理模塊相連，電源模塊與充電器輸入接口相連，單片機(jī)處理模塊內(nèi)存貯有工作程序。各單體電池上還連接有電壓檢測(cè)模塊，電壓檢測(cè)模塊上連接有過(guò)充保護(hù)與門(mén)和過(guò)放保護(hù)與門(mén)，過(guò)充保護(hù)與門(mén)經(jīng)充電保護(hù)模塊與開(kāi)關(guān)電路模塊相連，過(guò)放保護(hù)與門(mén)經(jīng)放電保護(hù)模塊與另一開(kāi)關(guān)電路模塊相連，兩開(kāi)關(guān)電路模塊與電池組、電壓輸出接口構(gòu)成串聯(lián)電路。本實(shí)用新型既具有電池均衡功能又具有過(guò)壓、過(guò)流等保護(hù)功能，延長(zhǎng)電池使用壽命，確保電池使用的安全性。
文檔編號(hào)H02H7/18GK2922241SQ200620105569
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者李竟成 申請(qǐng)人:萬(wàn)向電動(dòng)汽車(chē)有限公司