專利名稱：鋰離子電池組容量均衡充放電控制與保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池組充放電控制與保護裝置。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是近年來問世并迅即為廣泛應(yīng)用的一種新型電池，由于它具有體積小、重量輕、比能高、無污染、自放電率低等優(yōu)點，因而也是迄今為止同類蓄電池產(chǎn)品中性能最佳的一種產(chǎn)品。同其它蓄電池一樣，鋰電池同樣也存在著過充電或過放電都會嚴(yán)重影響其使用壽命的問題，因此在鋰離子電池組內(nèi)必須增加過充電、過放電、過流、過熱等保護電路。但目前本領(lǐng)域公知的各類鋰電池保護電路一般都不具有電池容量自動均衡的作用，因此在每次放電時電池組中容量略小的單體電池都放電到最低保護電壓(2.8V)，充電時它都達不到充足電電壓(4.2V)，這樣經(jīng)多次充放電循環(huán)后，各單體電池間的容量之差越來越大，最終會造成單體電池的過早損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、使用方便、可實現(xiàn)鋰電池容量自動均衡的鋰離子電池組容量均衡充放電控制與保護裝置。
用于完成上述發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的鋰離子電池組容量均衡充放電控制與保護裝置為一種通過計算機程序控制系統(tǒng)根據(jù)電壓采樣信號并利用相應(yīng)控制電路實現(xiàn)電池組內(nèi)各單體電池容量自動均衡的裝置，它由電池組電壓采樣電路、電池組電壓均衡控制電路、單片機(CPU)、充電控制電路和放電控制電路組成，采樣電路的輸入端和輸出端分別接至電池組中各單體電池的正電極和單片機的采樣信號輸入端，均衡控制電路輸入端和輸出端分別接至單片機的電壓均衡控制輸出端和電池組中各單體電池的正電極上，充電控制電路的輸入端和輸出端分別與單片機的充電控制輸出端和電池組正電極連接，放電控制電路的輸入端和輸出端分別與單片機的放電控制輸出端和電池組正電極連接。該裝置的工作過程是這樣的電池組內(nèi)各單體電池的電壓由采樣電路采樣，采樣電壓被加到單片機的采樣信號輸入端，單片機每隔一定時間(可調(diào))檢測一次電池組中各單體電池的電壓，若各單體電池上的電壓均在2.8V～4.2V內(nèi)，則充電控制電路和放電控制電路均導(dǎo)通，電池正常充放電；若電池組中某只或某幾只單體電池與其它單體電池間的電壓之差大于0.13V，則單片機將使電壓均衡控制電路中相應(yīng)并聯(lián)在電壓較高電池兩端的MOSFET管導(dǎo)通，使這些電池的電壓上升速度相應(yīng)于電壓最低及較低電池的電壓上升速度減慢，進而使電池組中各單體電池間的電壓差逐漸縮小。在電池充電過程中若某只或某幾只電池已達到4.2V，單片機將關(guān)斷充電控制電路，使電池組暫時停止充電并使已達到4.2V電壓的單體電池小電流放電，經(jīng)一定時間間隔后，單片機重新檢測各單體電池的電壓，如均未超過4.2V，則再使充電控制電路開通，電池組繼續(xù)充電，此后電池組進入脈沖充電狀態(tài)，充電時間逐漸縮短，停止充電時間保持不變，直至全部電池電壓均達到4.2V。而在電池組放電過程中，單片機同樣也檢測各單體電池的電壓，若單體電池的電壓差大于0.13V，單片機也將使電壓較高的單體電池的放電電流適當(dāng)增加，從而使各單體電池的電壓相等；在電池組放電過程中若當(dāng)某只電池的電壓已下降到2.8V時，單片機將關(guān)斷放電控制電路，使電池組停止放電。


圖1為本實用新型的工作原理框圖。
圖2為本實用新型一個具體實施例裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型所述的鋰離子電池組容量均衡充放電控制與保護裝置含有電池組電壓采樣電路2、電池組電壓均衡控制電路3、單片機4、充電控制電路5和放電控制電路6以及指示電路7、自恢復(fù)保險電路8等電路。圖1中標(biāo)號1為鋰電池組，它由四只單體鋰電池B1～B4構(gòu)成(參見圖2)。單片機4采用型號為78P458的集成芯片，一般每隔2～7秒(可調(diào))檢測一次各單體電池的電壓。采樣電路2由根據(jù)電阻R1～R9分別組成的四組并聯(lián)分壓電路構(gòu)成，其各組電路的電壓取樣端分別被連接在單片機4內(nèi)的AD變換器的引腳P61、P62、P63、P64上。電池組電壓均衡控制電路3包括四個與單體電池B1～B4分別對應(yīng)設(shè)置且輸入端分別與單片機引腳P55、P54、P66、P65端聯(lián)通的單體電池電壓分控制電路，每個分控制電路中均含有一只用于均衡單體電池電壓的MOSFET管(V4或V3或V2或V1)，各MOSFET管的輸出棚極分別加在相應(yīng)的一個單體電池的兩端，可用于根據(jù)該電池電壓容量相對其它電池的變化情況對其差值予以均衡。本裝置中的充電控制電路5由MOSFET管V6及其功放電路構(gòu)成，該控制電路5的輸入端與單片機4的P56引腳聯(lián)通，輸出端則加在電池組電極上。充電過程中若電池組中的某只或某幾只單體電池的電壓達到4.2V，單片機4將關(guān)斷V6使電池組暫停充電，其后當(dāng)各單體電池又均不超過4.2V時，單片機4又使V6導(dǎo)通，電池組繼續(xù)充電。電池放電控制電路6由MOSFET管V5及其功放電路構(gòu)成，該控制電路6的輸入端與單片機4的P57引腳聯(lián)通，輸出端同樣加在電池組電極上。放電過程中若某一只單體電池的電壓下降到2.8V時，單片機4將關(guān)斷V5，從而使電池組停止放電。此外，在該裝置中還設(shè)有自恢復(fù)保險電路8及指示電路7，其中自恢復(fù)保險電路8由熔斷器F1構(gòu)成，在電池組充放電過程中若因出現(xiàn)短路或過流故障而使電流超過用戶要求的規(guī)定值(2～15A)時，F(xiàn)1變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，電池組停止充放電，短路或過流故障消除后，F(xiàn)1恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，電池組可正常充放電；指示電路7由四只并聯(lián)設(shè)置的發(fā)光二極管LED1～LED4構(gòu)成，LED1～LED4的輸入端分別接至單片機4的第P53、P52、P51、P50引腳，充電過程中，當(dāng)某單體電池的電壓達到4.2V后，相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)光，表明該單體電池已充足電，而在放電過程中，當(dāng)某單體電池的電壓下降到2.8V后，相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)光，表明該單體電池已放完電。
與現(xiàn)有的同類產(chǎn)品相比，本實用新型所述裝置具有結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、方便實用等優(yōu)點，利用其可使鋰電池組中各單體電池的最大容量差值＜±2％，大大延長了電池組的使用壽命。
權(quán)利要求一種鋰離子電池組容量均衡充放電控制與保護裝置，其特征在于它由電池組電壓采樣電路(2)、電池組電壓均衡控制電路(3)、單片機(4)、充電控制電路(5)和放電控制電路(6)組成，采樣電路(2)的輸入端和輸出端分別接至電池組(1)中各單體電池的正電極和單片機(4)的采樣信號輸入端，均衡控制電路(3)輸入端和輸出端分別接至單片機(4)的電壓均衡控制輸出端和電池組(1)中各單體電池的正電極上，充電控制電路(5)的輸入端和輸出端分別與單片機(4)的充電控制輸出端和電池組正電極連接，放電控制電路(6)的輸入端和輸出端分別與單片機(4)的放電控制輸出端和電池組正電極連接。
專利摘要本實用新型涉及一種可實現(xiàn)鋰電池容量自動均衡的電池組充放電控制與保護裝置,它由電池組電壓采樣電路、電池組電壓均衡控制電路、單片機、充電控制電路和放電控制電路等組成。工作時,該裝置可根據(jù)電池組中各單體電池電壓采樣信號情況,通過計算機程序控制系統(tǒng)驅(qū)動相應(yīng)控制電路實現(xiàn)電池組內(nèi)各單體電池容量自動均衡,產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、方便實用等優(yōu)點,可大大延長電池組的使用壽命。
文檔編號H01M10/44GK2508410SQ0126577
公開日2002年8月28日 申請日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月25日
發(fā)明者王鴻麟 申請人:王鴻麟