用于驱动电动车的锂二次电池组的充放电管理装置制造方法及图纸

用于驱动电动车的锂二次电池组的充放电管理装置，其由电源模块，一次保护电路模块，采样电路及二次保护电路模块及锂二次电池组构成，其特征在于：该充放电管理装置还包括串放、并充转换控制模块，单片机控制系统模块和液晶显示模块，其中，锂二次电池组的每个电池连接有电源模块，一次保护电路模块，采样电路及二次保护电路模块，单片机控制系统模块通过控制电源模块分别给每个电池提供适合的充电电压；单片机控制系统模块信号连接并控制一次保护电路模块，采样电路及二次保护电路模块的工作；串放、并充转换控制模块是连接在各电池间由ＭＯＳ管组成开关电路，单片机控制系统模块信号连接该模块。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动电动车的锂二次电池组的充放电管理装置
本技术涉及电动车的动力电池控制装置，尤其是用于驱动电动车的锂二次电池组的充放电管理装置。
技术介绍
目前电动车所使用的动力电池常见的是铅酸蓄电池，其缺点是寿命较短、重量及体积比能量低、体积较大、对环境有污染。虽然有一部分升级被镍镉电池或镍氢电池所替代，但仍存在上述方面的问题；随着锂二次电池在通讯领域使用的成功，业界已开始研究在电动交通工具上使用锂二次电池作为驱动电源。一般来说，供电动自行车使用的二次电池以串联为24V或36V二种规格使用，相应的锂二次电池为7节和10节，而目前已知的锂二次电池组合使用是采用电池串联充电、放电。虽然串联充电方式较容易实现，但是锂二次电池采用串联充电方式存在以下几个问题：1、安全问题：锂二次电池安全电压为4.5V以下，采用串联充电，如保护电路失效，锂二次电池电压极易超过安全电压而产生爆炸；2、充不满电：锂二次电池如采用串联充电，当其中一节电池电压超过上限保护电压时，其控制电路将切断充电电路，从而影响其他电池充满电。
技术实现思路
本技术针对要解决上述问题而提供一种用于驱动电动车的锂二次电池组的充放电管理装置，其特点为采用并联方式充电且使用安全。它由电源模块，串放、并充转换控制模块，一次保护电路模块，采样电路及二次保护电路模块，单片机控制系统模块，液晶显示模块和锂电池组成。电源模块共有三组电源：一为程控开关电源，提供充电电压；二为5V直流电源，提供给单片机及其控制电路；三为15V的直流电源，供串放、并充转换控制使用。-->串放、并充转换控制模块是由MOS管及外围元件组成一开关电路，从而方便的控制电池为串联状态或并联状态。一次保护电路模块是使用专用的锂电池保护IC，保护电池过充电、过放电。采样电路及二次保护电路模块的采样电路为采用MOS管元件和光隔元件，解决不共地的问题，使单片机能检测到每个电池的电压和充电电源电压；二次保护电路是重复保护电池的过充电、过放电，通过单片机和采样电路检测电池的状态，当电池放到下限电压时，将切断放电回路，防止电池过放；充电时，单片机和采样电路检测充电电源，如异常则关断充电电源。单片机控制系统模块通过控制程控充电电源、控制电池的串联和并联、检测到每个电池的电压值和充电电源电压并做相应的处理，同时与液晶显示模块串行通信，显示电池的容量和指示出那节电池需要更换。附图说明：图1为本技术的整体方框图；图2为本技术的电源模块电原理图；图3为本技术的串放、并充转换控制模块电原理图；图4为本技术的一次保护电路模块电原理图；图5为本技术的采样电路及二次保护电路模块电原理图。具体实施方式：电动自行车电池有24V和36V二种规格，相应的锂二次电池为7节和10节，由于电池节数较多，附图所示以四个电池为例说明其工作原理，结合附图对本技术作进一步详细描述如下：它由电源部分，串放、并充转换控制，一次保护电路，采样电路及二次保护电路，单片机控制系统，液晶显示、锂电池七部分组成(见图1)。电源部分(见图2)：有三个电源(VCC1、VCC2、VCC3)，其中VCC1为单独地，VCC2和VCC3共地。市电通过一种简单充电回路给系统电池充电，系统电池通过DC/DC转换1电路得到VCC1(5V)的直流电源；VCC1电源提供给单片-->机及其控制电路，使用系统电池就是为了在任何时候有电源供单片机及其控制电路工作，而不是仅仅在给电动电池充电时提供电源给单片机及其控制电路。同样的，通过DC/DC转换2电路得到VCC2(15V)的直流电源。VCC3(4.1V，50A)是一程控开关电源，提供给电动电池并联时的充电电源，如图2中所示，U0为单片机46R23，通过单片机控制U6模拟开关4067，选通相应的档位，如U0置ABCD为1111，则U6的X15脚输出为高电平，这时U4的光隔导通，从而A-5从低电平变为高电平，相应的程控充电电源输出为3.5V，同样通过控制U6的X11~X14将得到4.1V、4.0V、3.9V、3.7V；采用程控充电电源给并联电池充电是非常有利的，当放完电的电池需充电时，由于各电池电压不等，且电池电压较低，这时如把所有的电池并联后直接加上4.1V，电池电压最低的那一节将得到很大的冲击电流，从而损坏电池，为此通过程控充电电源，逐步提高充电电源，最后恒压在4.1V；实现理想的并联恒压充电。串放、并充的转换控制(见图3)：实现串联放电与并联充电之间的切换是采用场效应管，采用场效应管方式使锂二次电池串联与并联之间的转换很可靠，由于场效应管为电压控制器件，功耗非常的低，几乎不损耗电池的能量，是非常理想的一个开关。当单片机U0检测到其PC1脚有高电平时(如图2中的U7，当有市电时，test为高电平)，就知有充电电源接入，这时U0给其PB7脚置高电平，让U14光隔不工作，这时中间一排MOS管(Q9、Q10、Q11)的GS端没工作电源，即MOS开关断开串联回路；然后U0给其PC0脚置低电平，让U13光隔工作，这时上下两排MOS管的GS端有工作电源，上排MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4)把电池正端接至充电电源(+)端，下排MOS管(Q5、Q6、Q7、Q8)把电池负端接至充电电源的(-)端，实现并联充电，这时单片机控制程控充电电源，让其每隔一段后，提高一档充电电源，直到恒压在4.1V，当定时充满电后，单片机检测到其PC1脚为低电平时，就知使用者把市电关了，这时单片机通过给其PCO脚置高电平，关断上下两排MOS管，切断充电回路，然后再给其PB7脚置低电平，接通中间一排MOS管，让电池串联起来，实现串联放电。另外电池组总存在即不充电又不使用的时候，也就是搁置，搁置久的电池有容量不等的现象，这时只要人为把图3中的S1开关合上，单片机检测到其PA4为高电平，即使没有充电电源，单片机也会断开串联回路，接通并联回路，让电池组之间相互补尝，如要使用电动车，一定要把S1断开，否则使用不了，-->因为单片机会把放电回路锁死。图3中，D1、D2、D3、D4的作用是防止电池在串联时接通上排MOS管，超成电池短路；因为高端电池(如B1)会通过上排MOS管的电阻(如R1)到达低端电池(如B4)的控制MOS管的GS端(如Q4)，使低端电池的控制MOS管导通，从而造成低端电池之间相互联接、短路。图3中，每个电池都有一个一次保护电路，如图中的一次保护电路1，充电时，当检测到B1电池的电压超过所设计的电压值时，其会输出一个信号给光隔U9，让其工作，把Q5的GS端电压拉低，从而使Q5关断充电回路，实现过充保护。同样，一次保护电路1具有过放保护功能，当检测到电池电压过低时，将送出一个信号控制control端，使Q12关断，从而关断整个放电回路；一次保护电路(见图4)：上段末已描述过一次保护电路的基本工作原理，图4为其详细原理图，所有的一次保护电路原理都是一样的，现拿一次保护电路1来说明其工作原理；U1为S8261，是锂电池专用保护IC，在充电过程中，当U1检测到B1电池的电压过高，其C0脚输出由高电平变为低电平，这时三极管Q5导通，使光隔U9导通(图3中的光隔U9与图4中的光隔U9在一个锂电池包中为同一个元器件)，从而使图3中的Q5关断B1电池的充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于驱动电动车的锂二次电池组的充放电管理装置，其由电源模块，一次保护电路模块，采样电路及二次保护电路模块及锂二次电池组构成，其特征在于：该充放电管理装置还包括串放、并充转换控制模块，单片机控制系统模块和液晶显示模块，其中，锂二次电池组的每个电池连接有电源模块，一次保护电路模块，采样电路及二次保护电路模块，单片机控制系统模块通过控制电源模块分别给每个电池提供适合的充电电压；单片机控制系统模块信号连接并控制一次保护电路模块，采样电路及二次保护电路模块的工作；串放、并充转换控制模块是连接在各电池间由MOS管组成开关电路，单片机控制系统模块信号连接该模块。2.如权利要求1所述的锂二次电池组的充放电管理装置，其特征在于：电源模块共有三组电源：一为提供充电电压的程控开关电源，二为供单片机及其控制电路使用的5V直流电源，三为供串放、并充转换控...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海珊，严岳清，王传福，祖波，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：