一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置。它包括中央處理單元、單體電池電壓輸入接口、單體電池電壓采集電路和若干個(gè)電壓均衡電路，電壓均衡電路與電動(dòng)車(chē)電池內(nèi)的單體電池一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)電壓均衡電路與對(duì)應(yīng)的單體電池串聯(lián)成一個(gè)回路，電壓均衡電路包括開(kāi)關(guān)管和功率電阻，開(kāi)關(guān)管、功率電阻與對(duì)應(yīng)的單體電池串聯(lián)成一個(gè)回路，開(kāi)關(guān)管的控制端與中央處理單元電連接，單體電池通過(guò)單體電池電壓輸入接口與單體電池電壓采集電路電連接，單體電池電壓采集電路與中央處理單元電連接。本發(fā)明具有動(dòng)態(tài)均衡功能，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)單體電池間的壓差，保證單體電池電壓的一致性，延長(zhǎng)了電動(dòng)車(chē)電池的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)車(chē)電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了防止電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力電池出現(xiàn)過(guò)度充放電或短路等情況，動(dòng)力電池通常都設(shè)有 充放電保護(hù)電路，使動(dòng)力電池充電或放電至一定的電壓閾值以后停止充電或放電，從而保 證動(dòng)力電池的安全，同時(shí)為了提高電池組單體的一致性，保護(hù)電路還設(shè)有對(duì)電池組單體電 壓的均衡功能，保證了在一定程度上能夠延長(zhǎng)電池組的使用壽命。但是，目前電池組保護(hù) 系統(tǒng)的均衡方式均為靜態(tài)均衡，即只有在電池組充電過(guò)程中單體電壓充電至均衡開(kāi)啟電壓 后，才能開(kāi)啟均衡，因此只能在一定程度上減少電池組單體間壓差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置只在電池組充電過(guò)程中單體電池 電壓充電至均衡開(kāi)啟電壓后才均衡單體電池間的壓差，單體電池電壓一致性不好的技術(shù)問(wèn) 題，提供了一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，其具有動(dòng)態(tài)均衡功能，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)單體電池間的壓 差，保證單體電池電壓的一致性，延長(zhǎng)了電動(dòng)車(chē)電池的使用壽命。
[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明的一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，包括中央處理單元、單體電池電壓輸入接口、單體 電池電壓采集電路和若干個(gè)電壓均衡電路，所述電壓均衡電路與電動(dòng)車(chē)電池內(nèi)的單體電池 一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)電壓均衡電路與對(duì)應(yīng)的單體電池串聯(lián)成一個(gè)回路，所述電壓均衡電路包括 開(kāi)關(guān)管和功率電阻，所述開(kāi)關(guān)管、功率電阻與對(duì)應(yīng)的單體電池串聯(lián)成一個(gè)回路，所述開(kāi)關(guān)管 的控制端與中央處理單元電連接，所述單體電池通過(guò)單體電池電壓輸入接口與單體電池電 壓采集電路電連接，所述單體電池電壓采集電路與中央處理單元電連接。
[0005] 在本技術(shù)方案中，單體電池電壓輸入接口采用間距2. 54mm的接插件，電動(dòng)車(chē)電池 內(nèi)的單體電池都通過(guò)單體電池電壓輸入接口與單體電池電壓采集電路電連接。單體電池電 壓采集電路采集每個(gè)單體電池的電壓，并將這些電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理單元。中央處理 單元對(duì)這些電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)電動(dòng)車(chē)電池內(nèi)存在兩個(gè)單體電池的電壓差值大于預(yù)設(shè)的 閾值K1時(shí)，中央處理單元控制與電壓高的單體電池對(duì)應(yīng)的電壓均衡電路工作，電壓高的單 體電池放電，當(dāng)這兩個(gè)單體電池的電壓差值小于預(yù)設(shè)的閾值K2時(shí)，中央處理單元控制該電 壓均衡電路停止放電。中央處理單元通過(guò)控制電壓均衡電路工作實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)單體電池間的壓 差，保證單體電池壓差的動(dòng)態(tài)均衡，延長(zhǎng)了電動(dòng)車(chē)電池的使用壽命。
[0006] 作為優(yōu)選，所述一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置還包括過(guò)充電檢測(cè)電路、過(guò)放電檢測(cè)電 路、第一 M0S管和第二M0S管，所述電動(dòng)車(chē)電池的正極與負(fù)載正極電連接，所述負(fù)載負(fù)極與 第一 M0S管的源極電連接，所述第一 M0S管的漏極與第二M0S管的漏極電連接，所述第二 M0S管的源極與電動(dòng)車(chē)電池的負(fù)極電連接，所述過(guò)充電檢測(cè)電路分別與單體電池電壓采集 電路和第一 M0S管的柵極電連接，所述過(guò)放電檢測(cè)電路分別與單體電池電壓采集電路和第 二MOS管的柵極電連接。
[0007] 單體電池電壓采集電路采集每個(gè)單體電池的電壓，并將這些電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給過(guò)充 電檢測(cè)電路和過(guò)放電檢測(cè)電路。當(dāng)電動(dòng)車(chē)電池內(nèi)的所有單體電池的電壓都小于過(guò)充電電壓 限值VI且大于過(guò)放電電壓限值V2時(shí)，過(guò)充電檢測(cè)電路輸出高電平，第一 M0S管導(dǎo)通，過(guò)放 電檢測(cè)電路輸出高電平，第二M0S管導(dǎo)通，電動(dòng)車(chē)電池可充放電；當(dāng)有單體電池的電壓大于 等于過(guò)充電電壓限值VI時(shí)，過(guò)充電檢測(cè)電路輸出低電平，第一 M0S管斷開(kāi)，停止充電；當(dāng)有 單體電池的電壓小于等于過(guò)放電電壓限值V2時(shí)，過(guò)放電檢測(cè)電路輸出低電平，第二M0S管 斷開(kāi)，停止充電。
[0008] 作為優(yōu)選，所述一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置還包括電流傳感器、與門(mén)電路和過(guò)流檢 測(cè)電路，所述電流傳感器串接于電動(dòng)車(chē)電池與負(fù)載之間，所述過(guò)放電檢測(cè)電路和與門(mén)電路 的第一輸入端電連接，所述過(guò)流檢測(cè)電路分別與電流傳感器和與門(mén)電路的第二輸入端電連 接，所述與門(mén)電路的輸出端與第二M0S管的柵極電連接。
[0009] 電流傳感器檢測(cè)電路中的電流,并將其發(fā)送到過(guò)流檢測(cè)電路。當(dāng)電路中的電流小 于等于設(shè)定值Ml時(shí)，過(guò)流檢測(cè)電路輸出高電平，當(dāng)電路中的電流大于設(shè)定值Ml時(shí)，過(guò)流檢 測(cè)電路輸出低電平，與門(mén)電路輸出低電平，第二M0S管斷開(kāi)，電路斷路。
[0010] 作為優(yōu)選，所述一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置還包括短路檢測(cè)電路，所述短路檢測(cè)電 路分別與電流傳感器和與門(mén)電路的第三輸入端電連接。當(dāng)電路中的電流小于等于設(shè)定值M2 時(shí)，短路檢測(cè)電路輸出高電平，當(dāng)電路中的電流大于設(shè)定值M2時(shí)，短路檢測(cè)電路輸出低電 平，與門(mén)電路輸出低電平，第二M0S管斷開(kāi)，電路斷路。短路檢測(cè)電路的響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間比過(guò) 流檢測(cè)電路快，能夠很好的保護(hù)電路安全。
[0011] 作為優(yōu)選，所述一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置還包括溫度傳感器、第一三極管和第 二三極管，所述溫度傳感器安裝在電動(dòng)車(chē)電池上，所述中央處理單元分別與溫度傳感器、第 一三極管的基極和第二三極管的基極電連接，所述第一三極管的集電極與第一 M0S管的柵 極電連接，所述第一三極管的發(fā)射極接地，所述第二三極管的集電極與第二M0S管的柵極 電連接，所述第二三極管的發(fā)射極接地。
[0012] 溫度傳感器檢測(cè)電動(dòng)車(chē)電池的溫度，并將其發(fā)送到中央處理單元。當(dāng)電動(dòng)車(chē)電池 的溫度大于75°C時(shí)，中央處理單元控制第一三極管和第二三極管導(dǎo)通，第一 M0S管的柵極 和第二M0S管的柵極都為低電平，第一 M0S管和第二M0S管斷開(kāi)，電路斷路。
[0013] 作為優(yōu)選，所述開(kāi)關(guān)管為光電稱(chēng)合器，所述光電稱(chēng)合器的一個(gè)輸入端與中央處理 單兀電連接，所述光電稱(chēng)合器的另一個(gè)輸入端接地，所述光電稱(chēng)合器的一個(gè)輸出端與對(duì)應(yīng) 的單體電池正極電連接，所述光電耦合器的另一個(gè)輸出端與功率電阻一端電連接，功率電 阻另一端與對(duì)應(yīng)的單體電池負(fù)極電連接。
[0014] 本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性效果是：（1)具有動(dòng)態(tài)均衡功能，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)單體電池間的壓 差，保證單體電池電壓的一致性，延長(zhǎng)了電動(dòng)車(chē)電池的使用壽命。（2)對(duì)電動(dòng)車(chē)電池的過(guò)充、 過(guò)放、過(guò)流和短路進(jìn)行保護(hù)。（3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的一種電路原理連接框圖； 圖2是均衡電路的電路原理圖。
[0016] 圖中：1、中央處理單元，2、單體電池電壓輸入接口，3、單體電池電壓采集電路，4、 電壓均衡電路，5、開(kāi)關(guān)管，6、功率電阻，7、電動(dòng)車(chē)電池，8、單體電池，9、過(guò)充電檢測(cè)電路，10、 過(guò)放電檢測(cè)電路，11、第一 M0S管，12、第二M0S管，13、電流傳感器，14、與門(mén)電路，15、過(guò)流檢 測(cè)電路，16、短路檢測(cè)電路，17、溫度傳感器，18、第一三極管，19、第二三極管，20、負(fù)載。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0018] 實(shí)施例：本發(fā)明的一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，如圖1所示，包括中央處理單元1、單 體電池電壓輸入接口 2、單體電池電壓采集電路3、過(guò)充電檢測(cè)電路9、過(guò)放電檢測(cè)電路10、 電流傳感器13、與門(mén)電路14、過(guò)流檢測(cè)電路15、短路檢測(cè)電路16、溫度傳感器17、第一 M0S 管11、第二M0S管12、第一三極管18、第二三極管19和若干個(gè)電壓均衡電路4,電壓均衡電 路4與電動(dòng)車(chē)電池7內(nèi)的單體電池8--對(duì)應(yīng)，每個(gè)電壓均衡電路4與對(duì)應(yīng)的單體電池8 串聯(lián)成一個(gè)回路，如圖2所示，電壓均衡電路4包括開(kāi)關(guān)管5和功率電阻6,開(kāi)關(guān)管5為光電 奉禹合器，光電稱(chēng)合器的一個(gè)輸入端與中央處理單兀1電連接，光電稱(chēng)合器的另一個(gè)輸入端 接地，光電稱(chēng)合器的一個(gè)輸出端與對(duì)應(yīng)的單體電池8正極電連接，光電稱(chēng)合器的另一個(gè)輸 出端與功率電阻6 -端電連接，功率電阻6另一端與對(duì)應(yīng)的單體電池8負(fù)極電連接，單體電 池8還通過(guò)單體電池電壓輸入接口 2與單體電池電壓采集電路3電連接，單體電池電壓采 集電路3與中央處理單元1電連接。
[0019] 電動(dòng)車(chē)電池7的正極通過(guò)電流傳感器13與負(fù)載20正極電連接，負(fù)載20負(fù)極與第 一 M0S管11的源極電連接，第一 M0S管11的漏極與第二M0S管12的漏極電連接，第二M0S 管12的源極與電動(dòng)車(chē)電池7的負(fù)極電連接。過(guò)充電檢測(cè)電路9分別與單體電池電壓采集 電路3和第一 M0S管11的柵極電連接，過(guò)放電檢測(cè)電路10分別與單體電池電壓采集電路 3和與門(mén)電路14的第一輸入端電連接，過(guò)流檢測(cè)電路15分別與電流傳感器13和與門(mén)電路 14的第二輸入端電連接，短路檢測(cè)電路16分別與電流傳感器13和與門(mén)電路14的第三輸入 端電連接，與門(mén)電路14的輸出端與第二M0S管12的柵極電連接。
[0020] 溫度傳感器17安裝在電動(dòng)車(chē)電池7上，中央處理單元1分別與溫度傳感器17、第 一三極管18的基極和第二三極管19的基極電連接，第一三極管18的集電極與第一 M0S管 11的柵極電連接，第一三極管18的發(fā)射極接地，第二三極管19的集電極與第二M0S管12 的柵極電連接，第二三極管19的發(fā)射極接地。
[0021] 中央處理單元1采用單片機(jī)，單體電池電壓輸入接口 2采用間距2. 54mm的接插 件，電動(dòng)車(chē)電池7內(nèi)的單體電池8都通過(guò)單體電池電壓輸入接口 2與單體電池電壓采集電 路3電連接。單體電池電壓采集電路3采集每個(gè)單體電池8的電壓，并將這些電壓數(shù)據(jù)發(fā) 送給中央處理單元1。中央處理單元1對(duì)這些電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)電動(dòng)車(chē)電池7內(nèi)存在兩 個(gè)單體電池8的電壓差值大于預(yù)設(shè)的閾值K1時(shí)，中央處理單元1控制與電壓高的單體電池 8對(duì)應(yīng)的電壓均衡電路4工作，電壓高的單體電池8放電，當(dāng)這兩個(gè)單體電池8的電壓差值 小于預(yù)設(shè)的閾值K2時(shí)，中央處理單元1控制該電壓均衡電路4停止放電。中央處理單元1 通過(guò)控制電壓均衡電路4工作實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)單體電池8間的壓差，保證單體電池8壓差的動(dòng)態(tài) 均衡，延長(zhǎng)了電動(dòng)車(chē)電池7的使用壽命。
[0022] 單體電池電壓采集電路3還將采集到的電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給過(guò)充電檢測(cè)電路9和過(guò)放 電檢測(cè)電路10。當(dāng)電動(dòng)車(chē)電池內(nèi)的所有單體電池8的電壓都小于過(guò)充電電壓限值VI且大 于過(guò)放電電壓限值V2時(shí)，過(guò)充電檢測(cè)電路9輸出高電平，第一 MOS管11導(dǎo)通，過(guò)放電檢測(cè) 電路10輸出高電平，第二MOS管導(dǎo)通12,電動(dòng)車(chē)電池7可充放電；當(dāng)有單體電池8的電壓 大于等于過(guò)充電電壓限值VI時(shí)，過(guò)充電檢測(cè)電路9輸出低電平，第一 MOS管11斷開(kāi)，停止 充電；當(dāng)有單體電池8的電壓小于等于過(guò)放電電壓限值V2時(shí)，過(guò)放電檢測(cè)電路10輸出低電 平，與門(mén)電路14輸出低電平，第二MOS管12斷開(kāi)，電路斷路。
[0023] 電流傳感器13檢測(cè)電路中的電流，并將其發(fā)送到過(guò)流檢測(cè)電路15和短路檢測(cè)電 路16。當(dāng)電路中的電流小于等于設(shè)定值Ml時(shí)，過(guò)流檢測(cè)電路15輸出高電平，當(dāng)電路中的 電流大于設(shè)定值Ml時(shí)，過(guò)流檢測(cè)電路15輸出低電平，與門(mén)電路14輸出低電平，第二M0S管 12斷開(kāi)，電路斷路。當(dāng)電路中的電流小于等于設(shè)定值M2時(shí)，短路檢測(cè)電路16輸出高電平， 當(dāng)電路中的電流大于設(shè)定值M2時(shí)，短路檢測(cè)電路16輸出低電平，與門(mén)電路14輸出低電平， 第二M0S管12斷開(kāi)，電路斷路。短路檢測(cè)電路16的響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間比過(guò)流檢測(cè)電路15快， 能夠很好的保護(hù)電路安全。
[0024] 溫度傳感器17檢測(cè)電動(dòng)車(chē)電池7的溫度，并將其發(fā)送到中央處理單元1。當(dāng)電動(dòng) 車(chē)電池7的溫度大于75°C時(shí)，中央處理單元1控制第一三極管18和第二三極管19導(dǎo)通，第 一 M0S管18的柵極和第二M0S管19的柵極都為低電平，第一 M0S管11和第二M0S管12 斷開(kāi)，電路斷路，電動(dòng)車(chē)電池7停止充放電，保護(hù)電路安全。
【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，其特征在于：包括中央處理單元（1)、單體電池電壓輸入 接口（ 2 )、單體電池電壓采集電路（3 )和若干個(gè)電壓均衡電路（4 )，所述電壓均衡電路（4 )與 電動(dòng)車(chē)電池（7)內(nèi)的單體電池（8)--對(duì)應(yīng)，每個(gè)電壓均衡電路（4)與對(duì)應(yīng)的單體電池（8) 串聯(lián)成一個(gè)回路，所述電壓均衡電路（4)包括開(kāi)關(guān)管（5)和功率電阻（6)，所述開(kāi)關(guān)管（5)、 功率電阻（6)與對(duì)應(yīng)的單體電池（3)串聯(lián)成一個(gè)回路，所述開(kāi)關(guān)管（5)的控制端與中央處理 單元（1)電連接,所述單體電池（8 )通過(guò)單體電池電壓輸入接口（ 2 )與單體電池電壓采集電 路（3)電連接，所述單體電池電壓采集電路（3)與中央處理單元（1)電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，其特征在于：還包括過(guò)充電檢測(cè) 電路（9)、過(guò)放電檢測(cè)電路（10)、第一 MOS管（11)和第二MOS管（12)，所述電動(dòng)車(chē)電池（7) 的正極與負(fù)載（20)正極電連接，所述負(fù)載（20)負(fù)極與第一 MOS管（11)的源極電連接，所述 第一 MOS管（11)的漏極與第二MOS管（12)的漏極電連接，所述第二MOS管（12)的源極與 電動(dòng)車(chē)電池（7 )的負(fù)極電連接，所述過(guò)充電檢測(cè)電路（9 )分別與單體電池電壓采集電路（3 ) 和第一 MOS管（11)的柵極電連接，所述過(guò)放電檢測(cè)電路（10)分別與單體電池電壓采集電路 (3)和第二MOS管（12)的柵極電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，其特征在于：還包括電流傳感器 (13)、與門(mén)電路（14)和過(guò)流檢測(cè)電路（15)，所述電流傳感器（13)串接于電動(dòng)車(chē)電池（7)與 負(fù)載（20)之間，所述過(guò)放電檢測(cè)電路（10)和與門(mén)電路（14)的第一輸入端電連接，所述過(guò)流 檢測(cè)電路（15)分別與電流傳感器（13)和與門(mén)電路（14)的第二輸入端電連接，所述與門(mén)電 路（14)的輸出端與第二MOS管（12)的柵極電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，其特征在于：還包括短路檢測(cè)電 路（16)，所述短路檢測(cè)電路（16)分別與電流傳感器（13)和與門(mén)電路（14)的第三輸入端電 連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，其特征在于：還包 括溫度傳感器（17)、第一三極管（18)和第二三極管（19)，所述溫度傳感器（17)安裝在電動(dòng) 車(chē)電池（7)上，所述中央處理單元（1)分別與溫度傳感器（17)、第一三極管（18)的基極和 第二三極管（19)的基極電連接，所述第一三極管（18)的集電極與第一 MOS管（11)的柵極 電連接，所述第一三極管（18)的發(fā)射極接地，所述第二三極管（19)的集電極與第二MOS管 (12)的柵極電連接，所述第二三極管（19)的發(fā)射極接地。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種電動(dòng)車(chē)電池保護(hù)裝置，其特征在于：所述 開(kāi)關(guān)管（5)為光電稱(chēng)合器，所述光電稱(chēng)合器的一個(gè)輸入端與中央處理單兀（1)電連接，所述 光電稱(chēng)合器的另一個(gè)輸入端接地，所述光電稱(chēng)合器的一個(gè)輸出端與對(duì)應(yīng)的單體電池（8 )正 極電連接，所述光電耦合器的另一個(gè)輸出端與功率電阻（6)-端電連接，功率電阻（6)另一 端與對(duì)應(yīng)的單體電池（8)負(fù)極電連接。
【文檔編號(hào)】H02H7/18GK104065112SQ201410069874
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】王玉龍, 孫延先, 宋澤斌, 潘健健, 劉啟凱 申請(qǐng)人:浙江超威創(chuàng)元實(shí)業(yè)有限公司