專利名稱：多串大功率鋰電池控制板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池控制板，尤其是一種多串大功率鋰電池控制板。
背景技術(shù)：
鋰離子電池在使用過程中容易出現(xiàn)一些異常，如過充、過放現(xiàn)象；如果出現(xiàn)過充， 電池會鼓脹，嚴重時可能會起火或爆炸；如果出現(xiàn)過放電，輕則縮短電池使用壽命，重則徹底喪失充放電功能使電池永久失效。目前的鋰離子電池有配合過充、過放保護電路的，僅在過放后切斷電池向負載的供電，但在使用過程中出現(xiàn)其他問題時沒有任何警示，不利于電池質(zhì)量的改善。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種多串大功率鋰電池控制板，可適用于大功率鋰電池組，實時監(jiān)測電池組工作狀況，在電池工作異常時切斷負載并及時報警。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種多串大功率鋰電池控制板，包括單片機控制模塊、均衡電路、電池管理模塊和 LCD顯示模塊；單片機控制模塊的電壓偵測端連接電池組的正極，且單片機控制模塊通過均衡電路連接電池組的負極；該電池管理模塊傳信于單片機控制模塊；該電池管理模塊的電池溫度偵測端通過第一熱敏電阻連接電池組的負極，且其控制板溫度偵測端通過第二熱敏電阻連接電池組的負極；該電池管理模塊的電流偵測端同時連接電阻兩端，電池組正極連接充放電共用正極連接端，電池組負極依次通過電阻、第一場效應(yīng)管連接放電負極連接端后再通過第二場效應(yīng)管連接充電負極連接端；所述單片機控制模塊的放電控制端控制第一場效應(yīng)管通斷，且其充電控制端控制第二場效應(yīng)管通斷；該LCD顯示模塊受控連接于單片機控制模塊上。作為本發(fā)明的進一步改進，該鋰電池控制板還包括有存儲芯片，該存儲芯片連接單片機控制模塊的數(shù)據(jù)輸出端，且該存儲芯片連接一 1 傳輸接口。作為本發(fā)明的進一步改進，該鋰電池控制板還包括有保險絲，所述電池組的正極通過該保險絲連接充放電共用正極連接端。多串大功率鋰電池控制板具有電池充放電保護、電量精確計量、電芯均衡、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N功能；適用于電動自行車、電動摩托車、電動工具等多種場合，具有保護安全性能高、輸出功率大、使用功能多、電池使用壽命長等特點。本發(fā)明的主要功能和原理介紹如下1.充電保護在電池組充電過程中，單片機控制模塊對每顆電芯進行電壓偵測， 將電壓模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，與設(shè)定的過充保護點進行比對，當任一顆電芯電壓高于過充保護值時，且延遲時間超過過充延遲時間，單片機控制模塊控制關(guān)閉第二場效應(yīng)管，充電停止。2.放電保護在電池組放電過程中，單片機控制模塊對每顆電芯進行電壓偵測，將電壓模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，與設(shè)定的過放保護點進行比對，當任一顆電芯電壓低于過放保護值時，且延遲時間超過過放延遲時間，單片機控制模塊控制關(guān)閉第一場效應(yīng)管，放電停止。3.過電流/短路保護在電池組充放電過程中，電池管理模塊偵測電阻兩端電壓， 并將電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存放在其指定地址寄存器中，單片機控制模塊通過 I2C通訊協(xié)議讀取相關(guān)寄存器數(shù)據(jù)獲取電流信息；當出現(xiàn)異常導(dǎo)致負載電流過大或短路時， 單片機控制模塊控制切斷第一、二場效應(yīng)管，充放電截止。4.過溫度保護第一、二熱敏電阻分別偵測控制板和電芯的溫度，第一、二熱敏電阻的阻值隨溫度的增高成一定比率的下降；電池管理模塊通過偵測第一、二熱敏電阻的電壓計算出溫度，存放在其指定地址寄存器中；單片機控制模塊通過1 通訊協(xié)議讀取相關(guān)寄存器數(shù)據(jù)獲取溫度信息，若控制板或電池組溫度高于設(shè)定值，則單片機控制模塊控制關(guān)閉第一、二場效應(yīng)管，充放電截止。5.容量偵測電池管理芯片通過充放電電流和充放電時間計量電池容量充電時，容量增加，放電時，容量降低；并根據(jù)放電電流倍率，溫度系數(shù)做補償；容量數(shù)據(jù)存儲在其指定地址寄存器中，單片機控制模塊通過1 通訊協(xié)議讀取相關(guān)寄存器數(shù)據(jù)，獲取容量信肩、ο6.電芯均衡電池組在充電過程中，單片機控制模塊實時偵測每顆電芯電壓，當電芯間最大壓差超出設(shè)定值時，單片機控制模塊控制電阻與該電壓高的電芯并聯(lián)分流，實現(xiàn)電芯電壓高的充電電流小于電芯電壓低的充電電流，以此實現(xiàn)均衡效果。7. IXD顯示單片機控制模塊傳輸數(shù)據(jù)給IXD顯示模塊，顯示電池容量、電壓、溫度、電流、均衡性等數(shù)據(jù)。8.數(shù)據(jù)通訊單片機控制模塊定期將電池容量、電壓、電流等數(shù)據(jù)發(fā)送存儲在存儲芯片中，外界可用1 通訊協(xié)議讀取存儲芯片內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)，進行其它操作。本發(fā)明的有益效果是采用電池管理模塊使電流、溫度、容量偵測更加精確；采用單片機控制模塊為核心，均衡電路可使用程序控制，更加精確高效，提高了電池的均衡性和延長了電池循環(huán)壽命；有過流、過壓、過溫保護，軟件硬件雙重保護，安全性能更高；外置 LCD顯示和數(shù)據(jù)輸出功能；單片機程序化設(shè)計，性能穩(wěn)定，功能多。


圖1為本發(fā)明的電路控制原理示意圖。
具體實施例方式實施例一種多串大功率鋰電池控制板，包括單片機控制模塊1、均衡電路3、電池管理模塊4和IXD顯示模塊5 ；單片機控制模塊1的電壓偵測端連接電池組6的正極，且單片機控制模塊1通過均衡電路3連接電池組6的負極；該電池管理模塊4傳信于單片機控制模塊1 ；該電池管理模塊4的電池溫度偵測端通過第一熱敏電阻NTCl連接電池組6的負極，且其控制板溫度偵測端通過第二熱敏電阻NTC2連接電池組6的負極；該電池管理模塊 4的電流偵測端同時連接電阻RS兩端，電池組6正極連接充放電共用正極連接端PACK+，電池組6負極依次通過電阻RS、第一場效應(yīng)管MOSl連接放電負極連接端GND后再通過第二場效應(yīng)管M0S2連接充電負極連接端Charge-；所述單片機控制模塊1的放電控制端控制第一場效應(yīng)管MOSl通斷，且其充電控制端控制第二場效應(yīng)管M0S2通斷；該LCD顯示模塊5受控連接于單片機控制模塊1上。該鋰電池控制板還包括有存儲芯片2，該存儲芯片2連接單片機控制模塊1的數(shù)據(jù)輸出端，且該存儲芯片2連接一 1 傳輸接口。該鋰電池控制板還包括有保險絲F，所述電池組6的正極通過該保險絲F連接充放電共用正極連接端PACK+。多串大功率鋰電池控制板具有電池充放電保護、電量精確計量、電芯均衡、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N功能；適用于電動自行車、電動摩托車、電動工具等多種場合，具有保護安全性能高、輸出功率大、使用功能多、電池使用壽命長等特點。本發(fā)明的主要功能和原理介紹如下1.充電保護在電池組充電過程中，單片機控制模塊對每顆電芯進行電壓偵測， 將電壓模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，與設(shè)定的過充保護點進行比對，當任一顆電芯電壓高于過充保護值時，且延遲時間超過過充延遲時間，單片機控制模塊控制關(guān)閉第二場效應(yīng)管，充電停止。2.放電保護在電池組放電過程中，單片機控制模塊對每顆電芯進行電壓偵測， 將電壓模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，與設(shè)定的過放保護點進行比對，當任一顆電芯電壓低于過放保護值時，且延遲時間超過過放延遲時間，單片機控制模塊控制關(guān)閉第一場效應(yīng)管，放電停止。3.過電流/短路保護在電池組充放電過程中，電池管理模塊偵測電阻兩端電壓， 并將電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存放在其指定地址寄存器中，單片機控制模塊通過 I2C通訊協(xié)議讀取相關(guān)寄存器數(shù)據(jù)獲取電流信息；當出現(xiàn)異常導(dǎo)致負載電流過大或短路時， 單片機控制模塊控制切斷第一、二場效應(yīng)管，充放電截止。4.過溫度保護第一、二熱敏電阻分別偵測控制板和電芯的溫度，第一、二熱敏電阻的阻值隨溫度的增高成一定比率的下降；電池管理模塊通過偵測第一、二熱敏電阻的電壓計算出溫度，存放在其指定地址寄存器中；單片機控制模塊通過1 通訊協(xié)議讀取相關(guān)寄存器數(shù)據(jù)獲取溫度信息，若控制板或電池組溫度高于設(shè)定值，則單片機控制模塊控制關(guān)閉第一、二場效應(yīng)管，充放電截止。5.容量偵測電池管理芯片通過充放電電流和充放電時間計量電池容量充電時，容量增加，放電時，容量降低；并根據(jù)放電電流倍率，溫度系數(shù)做補償；容量數(shù)據(jù)存儲在其指定地址寄存器中，單片機控制模塊通過1 通訊協(xié)議讀取相關(guān)寄存器數(shù)據(jù)，獲取容量信肩、ο6.電芯均衡電池組在充電過程中，單片機控制模塊實時偵測每顆電芯電壓，當電芯間最大壓差超出設(shè)定值時，單片機控制模塊控制電阻與該電壓高的電芯并聯(lián)分流，實現(xiàn)電芯電壓高的充電電流小于電芯電壓低的充電電流，以此實現(xiàn)均衡效果。7. IXD顯示單片機控制模塊傳輸數(shù)據(jù)給IXD顯示模塊，顯示電池容量、電壓、溫度、電流、均衡性等數(shù)據(jù)。8.數(shù)據(jù)通訊單片機控制模塊定期將電池容量、電壓、電流等數(shù)據(jù)發(fā)送存儲在存儲芯片中，外界可用1 通訊協(xié)議讀取存儲芯片內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)，進行其它操作。
本例主要電器參數(shù)如下表
權(quán)利要求
1.一種多串大功率鋰電池控制板，其特征在于包括單片機控制模塊(1)、均衡電路 (3)、電池管理模塊(4)和LCD顯示模塊(5)；單片機控制模塊⑴的電壓偵測端連接電池組(6)的正極，且單片機控制模塊通過均衡電路C3)連接電池組(6)的負極；該電池管理模塊(4)傳信于單片機控制模塊(1)；該電池管理模塊的電池溫度偵測端通過第一熱敏電阻(NTCl)連接電池組的負極，且其控制板溫度偵測端通過第二熱敏電阻(NTa)連接電池組的負極；該電池管理模塊(4)的電流偵測端同時連接電阻(RS)兩端，電池組(6)正極連接充放電共用正極連接端(PACK+)，電池組(6)負極依次通過電阻(RS)、第一場效應(yīng)管(MOSl)連接放電負極連接端(GND)后再通過第二場效應(yīng)管(M0S》連接充電負極連接端 (Charge-)；所述單片機控制模塊(1)的放電控制端控制第一場效應(yīng)管通斷，且其充電控制端控制第二場效應(yīng)管通斷；該IXD顯示模塊( 受控連接于單片機控制模塊(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多串大功率鋰電池控制板，其特征在于該鋰電池控制板還包括有存儲芯片O)，該存儲芯片(2)連接單片機控制模塊(1)的數(shù)據(jù)輸出端，且該存儲芯片⑵連接一 I2C傳輸接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多串大功率鋰電池控制板，其特征在于該鋰電池控制板還包括有保險絲(F)，所述電池組(6)的正極通過該保險絲(F)連接充放電共用正極連接端 (PACK+)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多串大功率鋰電池控制板，包括單片機控制模塊、均衡電路、電池管理模塊和LCD顯示模塊；單片機控制模塊的偵測電池組的電壓，電池管理模塊傳信于單片機控制模塊；該電池管理模塊的端通過第一、二熱敏電阻偵測電池組溫度以及偵測流經(jīng)電阻電流，電池組正極連接充放電共用正極連接端，電池組負極依次通過電阻、第一場效應(yīng)管連接放電負極連接端后再通過第二場效應(yīng)管連接充電負極連接端；單片機控制模塊通過控制第一、二場效應(yīng)管通斷對電池組進行充放電控制，LCD顯示模塊受單片機控制模塊控制。采用電池管理模塊使電流、溫度、容量偵測更加精確；采用單片機控制模塊為核心，精確高效，提高了電池的均衡性和延長了電池循環(huán)壽命。
文檔編號H02H7/18GK102593795SQ20111000735
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者吳祖榆 申請人:天宇通訊科技(昆山)有限公司