專利名稱：車用鋰離子蓄電池均衡保護電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及車用蓄電池，尤其涉及一種車用鋰離子蓄電池均衡保護電路。
背景技術：
電動自行車用鋰離子蓄電池也組一般采用7～14個單體電池串聯組成24V～48V的直流電源。跟已經使用了100多年歷史的鉛酸蓄電池相比，鋰離子動力電池目前技術不是特別成熱，由多個鋰離子蓄電池串聯成組使用時，由于單體電池的容量、放電特性等參數的一致性較差，會出現單體電池電壓不均衡，經過多次充放電循環后，各單體電池差異性增大，直接影響電池的使用壽命與安全。為了解決這一問題，必須對鋰離子蓄電池組采用均衡保護技術。
發明內容
本實用新型主要是解決車用鋰離子蓄電池組經多次充放電后，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問題；提供一種經多次充放電后也不會增大各單體電池間的差異性，確保各單體電池的一致，延長電池使用壽命、確保電池使用的安全性的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路。
本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的本實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均衡保護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，所述的單片機處理模塊內存貯有工作程序。單片機處理模塊發送信號給選址采樣模塊，由選址采樣模塊發出滾動信號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處理模塊，單片機處理模塊將接收到的數據與內部存貯的電池電壓標準值比較，如高出標準值，則發出控制信號啟動連接于該單體電池上的均衡模塊，使該單體本電池放電，回到標準值。單片機處理模塊一旦發現該單體電池電壓降到標準值后，就關斷對均衡模塊的啟動單體電池不再放電。從而使各單體電池保持一致，延長電池使用壽命，確保電池使用的安全性。另一方面，確保均衡保護電路只有在充電時工作。
作為優選，所述的均衡模塊包括三極管及連接在三極管的發射極上的電阻，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極，三極管的基極與所述的單片機處理模塊相連。當單片機處理模塊發現某單體電池的電壓高出標準值時，發出高電平給三極管的基極，使三極管導通，接通單體電池、三極管、電阻組成的回路，從而實現該單體電池向電阻放電。當單體電池電壓回標準值時，單片機處理模塊發出低電平給三極管的基極，三極管不導通，單體電池停止放電。
作為優選，所述的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路還包括與各單體電池相連的電壓檢測模塊，所述的電壓檢測模塊上連接有過充保護與門和過放保護與門，所述的過充保護與門經充電保護模塊與開關電路模塊相連，所述的過放保護與門經放電保護模塊與另一開關電路模塊相連，兩開關電路模塊與電池組、電壓輸出接口勾成串聯電路。電壓檢測模塊可以設定單體電池的正常電壓范圍，如果檢測到的單體電池的電壓超過設定值，發出過壓信號給過充保護與門，再通過充電保護模塊控制與之相連的開關電路模塊使之處于關斷狀態；如果檢測到的單體電池的電壓低于設定值，則發出欠壓信號給過放保護與門，再通過放電保護模塊控制與之相連的開關電路模塊使之處于關斷狀態。實現了只要有一個單體電池不在設定范圍內，均會斷開寸電壓輸出接口的連接，關斷供電。
作為優選，所述的兩開關電路模塊、電池組、電壓輸出接口構成的串聯電路中還串聯有電流采樣模塊，所述的電流采樣模塊與所述的單片機處理模塊相連，所述的單片機處理模塊再與所述的過放保護與門相連。電流采樣模塊采集供電回路的電流值后輸送給單片機處理模塊，單片機處理模塊與內部存貯的標準電流值比較，如過流則發出信號給過放保護與門，再經放電保護模塊控制與之相連的開關電路模塊使其處于關斷狀態，關斷供電。
作為優選，所述的開關電路模塊包括場效應管及與場效應管的漏極、源極相連的二極管，所述的充電保護模塊、放電保護模塊分別與場效應管的柵極相連。充電保護模塊、放電保護模塊發出控制信號給場效應管的柵極，使場效應管處于導通或關斷狀態，實現供電或停止供電。
本實用新型的有益效果是實現均衡策略只對電池充電過程進行均衡，放電過程不進行均衡；充電均衡過程中，采用對電壓較高的單體電池進行小電流放電，放電能耗由功率電阻發熱釋放。實現保護策略充電時，具有單體電池的電壓過高保護、總電壓過高保護、充電流限流保護；放電時，具有單體電池過放保護、總電壓過低保護、短路保護、過流保護。
圖1是本實用新型中單體電池均衡部分的電路連接框圖。
圖2是本實用新型中保護部分的電路連接框圖。
圖3是本實用新型中均衡模塊的一種電路原理圖。
圖4是本實用新型中開關電路模塊的一種電路原理圖。
圖中1.電壓檢測模塊，2.電源模塊，3.過充保護與門，4.充電保護模塊，5.開關電路模塊，6.過放保護與門，7.放電保護模塊，8.開關電路模塊，9.單片機處理模塊，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。
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1本實施例的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，由均衡、保護兩部分電路構成。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分別與單片機處理模塊9相連，單片機處理模塊9內存貯有工作程序。本實施例的均衡模塊11包括三極管及連接在三極管的發射極上的電阻，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極，三極管的基極與單片機處理模塊9相連。上述電路構成均衡電路。如圖2所示，各單體電池13上還連接有電壓檢測模塊1，電壓檢測模塊1再與過充保護與門3、過放保護與門6相連，過充保護與門3經充電保護模塊4與開關電路模塊5相連，過放保護與門6經放電保護模塊7與另一開關電路模塊8相連，過放保護與門6還與單片機處理模塊9相連，單片機處理模塊9上還連接有電流采樣模塊10，電池組、開關電路模塊5、開關電路模塊8、電流采樣模塊10、電壓輸出接口14構成串聯電路。如圖4所示，本實施例的開關電路模塊5、8包括場效應管及與場效應管的漏極、源極相連的極管，充電保護模塊4、放電保護模塊7各與場效應管的柵極相連。上述電路構成保護電路。為整個均衡保護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。
工作過程充電器輸入接口接上充電器，車用鋰離子蓄電池均衡保護電路開始工作。
單片機處理模塊發送信號給選址采樣模塊，由選址采樣模塊發出滾動信號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處理模塊，單片機處理模塊將接收到的數據與內部存貯的電池電壓標準值比較，如高出標準值，則發出高電平給三極管的基極，使三極管導通，接通單體電池、三極管、電阻組成的回路，從而實現該單體電池向電阻放電；當單體電池電壓回到標準值時，單片機處理模塊發出低電平給三極管的基極，三極管不導通，單體電池停止放電。確保各單體電池保持一致，延長電池使用壽命。
電壓檢測模塊可以設定單體電池的正常電壓范圍，如果檢測到的單體電池的電壓超過設定值，發出過壓信號給過充保護與門，再通過充電保護模塊控制與之相連的場效應管使之處于關斷狀怠；如果檢測到的單體電池的電壓低于設定值，則發出欠壓信號給過放保護與門，再通過放電保護模塊控制與之相連的場效應管使之處于關斷狀態。電流采樣模塊采集供電回路的電流值后輸送給單片機處理模塊，單片機處理模塊與內部存貯的標準電流值比較，如過流則發出信號給過放保護與門 ，再經放電保護模塊控制與之相連的場效應管使其處于關斷狀怠。過壓、欠壓、過流、短路情況中只要有一種存在，均會使電池組、開關電路模塊、電流采樣模塊、電壓輸出接口構成的串聯電路斷路，關斷電壓輸出電，停止供電。
權利要求1.一種車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，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)及為整個均衡保護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，所述的單片機處理模塊(9)內存貯有工作程序。
2.根據權利要求1所述的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，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極，三極管的基極與所述的單片機處理模塊(9)相連。
3.根據權利要求1或2所述的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，其特征在于還包括與各單體電池(13)相連的電壓檢測模塊(1)，所述的電壓檢測模塊(1)上連接有過充保護與門(3)和過放保護與門(6)，所述的過充保護與門(3)經充電保護模塊(4)與開關電路模塊(5)相連，所述的過放保護與門(6)經放電保護模塊(7)與另一開關電路模塊(8)相連，兩開關電路模塊(5、8)與電池組、電壓輸出接口(14)構成串聯電路。
4.根據權利要求3所述的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，其特征在于所述的兩開關電路模塊(5、8)、電池組、電壓輸出接口(14)構成的串聯電路中還串聯有電流采樣模塊(10)，所述的電流采樣模塊(10)與所述的單片機處理模塊(9)相連，所述的單片機處理模塊(9)再與所述的過放保護與門(6)相連。
5.根據權利要求3所述的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，其特征在于所述的開關電路模塊(5、8)包括場效應管及與場效應管的漏極、源極相連的二極管，所述的充電保護模塊(4)、放電保護模塊(7)分別與場效應管的柵極相連。
6.根據權利要求4所述的車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，其特征在于所述的開關電路模塊(5、8)包括場效應管及與場效應管的漏極、源極相連的二極管，所述的充電保護模塊(4)、放電保護模塊(7)分別與場效應管的柵極相連。
專利摘要本實用新型涉及一種車用鋰離子蓄電池均衡保護電路，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均衡保護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處理模塊相連，電源模塊與充電器輸入接口相連，單片機處理模塊內存貯有工作程序。各單體電池上還連接有電壓檢測模塊，電壓檢測模塊上連接有過充保護與門和過放保護與門，過充保護與門經充電保護模塊與開關電路模塊相連，過放保護與門經放電保護模塊與另一開關電路模塊相連，兩開關電路模塊與電池組、電壓輸出接口構成串聯電路。本實用新型既具有電池均衡功能又具有過壓、過流等保護功能，延長電池使用壽命，確保電池使用的安全性。
文檔編號H02H7/18GK2922241SQ200620105569
公開日2007年7月11日 申請日期2006年7月12日 優先權日2006年7月12日
發明者李竟成 申請人:萬向電動汽車有限公司