獨輪車鋰電池保護電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋰電池保護技術領域，更具體的涉及一種獨輪車鋰電池保護電路。
【背景技術】
[0002]鋰電池保護系統(tǒng)在某些特殊的應用中，例如電動獨輪車，存在一定的安全問題。電動獨輪車在騎行過程中，電池不斷放電，當電芯電壓達到欠壓或者放電電流過大時，放電回路會被立即關斷，此時電動獨輪車會突然停止，獨輪車駕駛者因此而失去平衡，極其容易導致從電動獨輪車上摔落，造成人身傷害。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術中獨輪車鋰電池保護系統(tǒng)的電路結構圖，如圖1所示，當模擬前端檢測到電芯電壓過低或者放電電流過大時，通過微控制器發(fā)出告警信號以驅動蜂鳴器等發(fā)聲設備產(chǎn)生聲音告警，駕駛者聽到告警聲響后主動停止電動獨輪車，電動車完全停止，放電電流為零，進而微控制器將放電MOS管Ql關閉，電動獨輪車無法再次啟動，電芯不會再次被放電，從而達到保護電芯的作用。
[0004]然而，圖1所示電池保護系統(tǒng)的保護執(zhí)行需要在駕駛者的協(xié)助下完成，造成了諸多的不確定性，例如當電芯電壓已經(jīng)過低時，蜂鳴器發(fā)出告警聲，但是駕駛者由于外部環(huán)境原因未能聽到告警聲響，未將電動獨輪車體停機，電池還將繼續(xù)放電，最終電芯過放損壞；或者當放電電流過大時，蜂鳴器發(fā)出告警聲，但是駕駛者未能及時停機，可能導致持續(xù)的大電流燒毀放電回路中的器件及線路等問題發(fā)生。同時，駕駛者聽到告警聲響后主動停止電動獨輪車，電動車完全停止，放電電流為零，即電動獨輪車會突然停止，獨輪車駕駛者容易因此失去平衡，極其容易導致從電動獨輪車上摔落，造成人身傷害。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種獨輪車鋰電池保護電路，以實現(xiàn)在電芯電壓過低或者放電電流過大時，不依賴于駕駛者的輔助而自動進行緩慢停車，逐漸降低負載供電電流，進而避免由于電動獨輪車突然停車而導致的駕駛者意外摔傷等不良情況。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種獨輪車鋰電池保護電路，包括電池組、電流采集單元、模擬前端單元、微控制芯片以及單端反激電路單元，所述電池組的正極與負極之間串聯(lián)負載以形成放電回路，所述模擬前端單元與所述電池組中的各個電芯和所述微控制芯片連接，用以采集所述電池組的電壓并傳輸至所述微控制芯片，所述微控制芯片與所述電流采集單元連接以獲取所述放電回路中的放電電流，所述單端反激電路單元的第一端與第二端串聯(lián)于所述電池組的負極與所述負載之間，且所述單端反激電路單元的第三端與所述電池組的正極連接以與所述負載形成第二回路，所述單端反激電路單元的控制端與所述微控制芯片連接以接收所述微控制芯片在電壓過低或所述放電電流過大時發(fā)出的PWM信號，并根據(jù)所述PWM信號導通所述放電回路或所述第二回路以調節(jié)所述放電電流。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型獨輪車鋰電池保護電路在檢測到電壓過低或者放電電流過大時，微控制芯片輸出PWM信號至單端反激電路單元，單端反激電路單元根據(jù)接收到的PWM信號導通或截止放電回路進而限制或逐漸降低放電回路中的放電電流，實現(xiàn)了自動緩慢停止電動獨輪車，而無需依靠駕駛者的協(xié)助，也不會由于瞬間突然停車而對駕駛者造成意外傷害。
[0008]較佳地，所述單端反激電路單元包括MOS管Ql、續(xù)流二極管D以及電感L，所述MOS管Ql的源極與所述電池組的負極連接，所述MOS管Ql的漏極與所述電感L的第一端以及所述續(xù)流二極管D的陽極連接，所述續(xù)流二極管D的陰極與所述電池組的正極連接，所述MOS管Ql的柵極與所述微控制芯片連接，所述電感L的第二端與所述負載連接。
[0009]較佳地，所述電流采集單元與所述微控制芯片直接連接或通過所述模擬前端單元與所述微控制芯片間接連接。
[0010]較佳地，所述電流采集單元包括采樣電阻R，所述采樣電阻R的兩端分別與所述微控制芯片的兩輸入引腳連接。
[0011]較佳地，所述PWM信號為周期固定且占空比逐漸減小的信號或周期固定且占空比不變的信號。
[0012]較佳地，所述獨輪車鋰電池保護電路還包括報警電路，所述報警電路與所述微控制芯片的一輸出引腳連接，用于在所述電池組的電壓過低或所述放電電流過大時進行報目ο
[0013]較佳地，所述報警電路包括三極管05、06、蜂鳴器13、電阻1?36、1?37、1?38、1?39以及二極管D17，所述電阻R39的第一端與所述微控制芯片的所述輸出引腳連接，所述電阻R39的第二端與所述三極管Q6的基極連接，所述三極管Q6的發(fā)射極接地，所述三極管Q6的集電極與所述蜂鳴器J3的一端以及所述二極管D17的陽極接地，所述二極管D17的陰極與所述三極管Q5的基極和所述電阻R37的第一端連接，所述電阻R37的第二端與所述電池組的正極以及所述電阻R36的第一端連接，所述電阻R36的第二端與所述三極管Q5的集電極連接，所述三極管Q5的發(fā)射極通過所述電阻R38與所述蜂鳴器J3的另一端連接。
[0014]通過以下的描述并結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。
【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術中獨輪車鋰電池保護系統(tǒng)的電路結構圖。
[0016]圖2為本實用新型獨輪車鋰電池保護電路的結構框圖。
[0017]圖3為圖2中獨輪車鋰電池保護電路一實施例的電路圖。
[0018]圖4為圖3中獨輪車鋰電池保護電路在限制放電電流時PWM信號以及放電電流的波形圖。
[0019]圖5為圖3中獨輪車鋰電池保護電路在逐漸減小放電電流時PWM信號以及放電電流的波形圖。
[0020]圖6為圖2中獨輪車鋰電池保護電路另一實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。
[0022]請參考圖2至圖3，本實用新型提供了一種獨輪車鋰電池保護電路100，包括電池組10、電流采集單元12、模擬前端單元14、微控制芯片16以及單端反激電路單元18，其中電池組10的正極與負極之間串聯(lián)負載以形成放電回路，模擬前端單元14與電池組10中的各個電芯和微控制芯片16連接，用以采集電池組10的電壓并傳輸至微控制芯片16，微控制芯片16與電流采集單元12連接以獲取放電回路中的放電電流，單端反激電路單元18的第一端與第二端串聯(lián)于電池組10的負極與負載之間，且單端反激電路單元18的第三端與電池組10的正極連接以與負載形成第二回路，單端反激電路單元18的控制端與微控制芯片16連接以接收微控制芯片16在電壓過低或放電電流過大時發(fā)出的PWM信號，并根據(jù)PWM信號導通放電回路或第二回路以調節(jié)放電電流。其中PWM信號為周期固定且占空比逐漸減小的信號或周期固定且占空比不變的信號，當PWM信號為周期固定且占空比逐漸減小的信號時，可以控制放電電流逐漸減小至0，當PWN信號為周期固定且占空比不變的信號時，可以控制放電電流保持在一較小的數(shù)值。
[0023]具體的，如圖3所示，單端反激電路單元18包括MOS管Ql、續(xù)流二極管D以及電感L，MOS管Ql的源極(即單端反激電路單元18的第一端和第二端中的一者)與電池組10的負極B-連接，MOS管Ql的漏極與電感L的第一端以及續(xù)流二極管D的陽極連接，續(xù)流二極管D的陰極(即單端反激電路單元18的第三端)與電池組10的正極B+連接，MOS管Ql的柵極(即單端反激電路單元18的控制端)與微控制芯片16的連接，電感L的第二端(即單端反激電路單元18的第一端和第二端中的另一者)與負載連接。此外，電流采集單元12與微控制芯片16直接連接或通過模擬前端單元14與微控制芯片16間接連接，本實施例中電流采集單元12與微控制芯片16直接連接，省去了通過模擬前端單元14的傳輸過程，更能確保電流采集的實時性。具體的，電流采集單元12包括采樣電阻R，采樣電阻R串聯(lián)于放電回路中且采樣電阻R的兩端分別與微控制芯片16的兩輸入引腳連接，微控制芯片16根據(jù)采樣電阻R的阻值以及其兩端的電壓即可計算得到流經(jīng)采樣電阻R的電流，也即放電回路中的放電電流。需要說明的是，電流采集單元12的電路結構不限制于此，任何可以根據(jù)公式:U = I*R計算得到放電電流的電路結構均屬于本實用新型保護的范圍，如電流采集單元12包括相互并聯(lián)的兩個或多個電阻，并聯(lián)電阻的兩端與微控制芯片16連接。
[0024]再請參考圖3，電池組10包括多個電芯V1、V2…….Vn_l、Vn，模擬前端單元14與各個電芯Vl、V2.......Vn-1、Vn的兩端連接，通過采集得到的各個電芯Vl、V2.......Vn-1、Vn
兩端的電壓，模擬前端單元14可以計算得到電池組10的電壓，并通過模擬前端單元14與微控制芯片16的通信連接將電壓傳遞至微控制芯片16。其中模擬前端單元14可以為專用集成1C，也可以為由分立器件搭建而成的同