專利名稱：鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉一種鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，屬電子監(jiān)控技術領域。
背景技術：
電動汽車發(fā)展的關鍵技術之一是動力鋰電池。目前，電動汽車的鋰電池組由數(shù)十甚至上千節(jié)單體電池串聯(lián)組成，電壓達到幾百伏，如電動大巴的鋰電池組電壓高達近700 伏。但是，單體電池串聯(lián)后整體經過多次的充放電循環(huán)后，單體電池之間的電壓、容量等就逐漸形成不匹配、不一致，導致結果是充電階段電壓高的單體電池容易過充，甚至發(fā)爆，而電壓低的單體電池則欠充，從而加速電池早衰，使用壽命縮短。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠延長鋰電池組單體電池使用壽命、且充電安全的鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為一種鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，包括鋰電池組和充電模塊、其特征在于還包括電壓電流采集單元和A/D轉換單元、總線隔離單元、單片機、移位寄存器、充電保護單元和LCD液晶顯示單元，所述電壓電流采集和A/D轉換單元的采集端，依次與串聯(lián)電池組中單體電池的正極端和串聯(lián)電池組的總負極端連接，電壓電流采集和A/D轉換單元的輸出端通過總線隔離單元與單片機I/O端口連接，單片機輸出端分別與LCD液晶顯示單元和移位寄存器連接，移位寄存器的輸出端接入充電保護單元。其技術效果是本實用新型采用電壓電流采集單元和A/D轉換單元實時將鋰電池組中單體電池在充電過程中電壓和電流的精確動態(tài)值，通過總線隔離單元輸入至單片機， 一方面，可通過與單片機相連接的LCD液晶顯示單元，實時監(jiān)控各充電單體電池的電壓值、 電流值和總電壓值以及充電時的電池電壓電流的動態(tài)值和單體電池充滿的提示信息等；另一方面，單片機通過移位寄存器和充電保護單元控制各單體電池的充電回路，對充電電壓值達到預設值的單體電池，及時切斷其充電回路，對充電電壓值尚未達到預設值的單體電池則允許其繼續(xù)充電，從而避免了單體電池過充或欠充的問題，確保了電池充電的安全性， 延長了單體電池的使用壽命，實現(xiàn)了鋰電池組均衡充電的目的。

圖1是本實用新型的電路原理框圖；圖2是0Z890的引腳配置圖；圖3是ADUMl250的引腳配置圖；圖4是單元單片機引腳接線圖；圖5是IXD顯示電路的接口接線圖；圖6是74HC595引腳排列圖；[0013]圖7是充電保護單元中單個保護電路的原理示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，包括鋰電池組和充電模塊、電壓電流采集單元和A/D轉換單元、總線隔離單元、單片機、移位寄存器、充電保護單元和LCD 液晶顯示單元。如圖2所示，電壓電流采集和A/D轉換單元采用0Z890電池專用采集轉換芯片， 0Z890 芯片中的 BAT1、BAT2、BAT3、BAT4、BAT5、BAT6、BAT7、BAT8 和 BAT9 管腳分別通過限流電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9依次與串聯(lián)電池組中單節(jié)電芯的正極端B1、B2、B3、B4、 B5、B6、B7、B8連接。0Z890芯片中的ΒΑΤΟ管腳通過限流電阻Rl與串聯(lián)電池組的總負極端 BAT-連接。電壓電流采集和A/D轉換單元采集電壓的誤差值小于10mv，電流值小于10mA， 其將采集的各鋰電池的電壓和電流信號轉換成數(shù)字信號輸出至總線隔離單元?？偩€隔離單元采用低功耗、具有極強抗干擾能和雙電源供電的ADUM1250隔離器芯片(見圖3)。ADUM1250芯片共有八個引腳，兩個電源腳VDDl和VDD2，兩個地腳GNDl和 GND2，兩個時鐘腳SCLl和SCL2，兩個數(shù)據傳輸腳SDAl和SDA2。其中，0Z890芯片的時鐘SCL 腳與ADUM1250的SCLl腳連接，0Z890芯片的數(shù)據傳輸腳SDA與ADUM1250的SDAl腳連接。 ADUMl250的時鐘SCL2腳和SDA2數(shù)據傳輸腳分別接入單片機I/O 口。ADUM1250隔離器芯片的SCLl腳和SDAl腳分別設有上拉電阻R35、R36。ADUMl250, VDDl GNDl采用的+3. 3V電壓，VDD2 GND2采用的是+5V電壓，這樣可以精確的將0Z890采集的數(shù)據傳輸?shù)絾纹瑱C中。單片機采用低功耗、高性能、8位AVR單片機ATMEGA168芯片(見圖4)，ADUMl250 隔離器芯片的時鐘腳和數(shù)據傳輸腳與單片機的PC4和PC5端口相連接。由電壓電流采集和 A/D轉換單元采集的數(shù)據通過總線隔離單元傳輸?shù)絾纹瑱C中，經單片機分析處理后分別輸出至LCD液晶顯示電路和移位寄存器。IXD液晶顯示單元采用標準的12^(64的液晶屏作為顯示屏，其通過串口形式與單片機相連接(見圖幻。IXD液晶顯示單元的第5腳和第6腳分別與單片機的PB3和PB5相連接，實時顯示單體電池的電壓值、電流值和總電壓值以及充電時的電池電壓電流的動態(tài)值和單體電池充滿的提示信息等。單片機通過移位寄存器74HC595與充電保護單元連接。74HC595是一款漏極開路輸出的CMOS移位寄存器，輸出端口為可控的三態(tài)輸出端。單片機的PD0、PD1、PD2分別與 74HC595 的 SRCL、SRCK, SER 管腳相連接，擴展成 Qa、Qb、Qc、QcU Qe、Qf、Qg、Qh 八個管腳，分別通過電阻與充電保護單元中各充電模塊對應設置的三極管Ql的基極連接，三極管的集電極分別對應連接一個接地的繼電器線圈(見圖7)。每個充電模塊的負極輸出端分別通過繼電器的常閉觸點與鋰電池組中單節(jié)電芯的負極連接。當某單體電池的電壓值達到預設值時，單片機會發(fā)出指令，切斷充電保護單元中與其對應設置的繼電器線圈的三極管基極驅動電壓，使該繼電器的常閉觸點斷開，從而切斷該單節(jié)電芯的充電回路，且不影響其他單體電池繼續(xù)充電；當鋰電池組中各單節(jié)電芯的電壓值都全部達到預設值時，單片機即令全部繼電器的常閉觸點都斷開，保證所有電芯都不充電，從而實現(xiàn)鋰電池組均衡充電的目的。實踐中，如果鋰電池組中串聯(lián)的單體電池較多，則可采用多個0Z890芯片以并聯(lián)的方式予以解決。而ADUM1250和74HC595芯片也需相應的采用多個，并以并聯(lián)的方式予以解決。
權利要求1.一種鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，包括鋰電池組和充電模塊、其特征在于還包括電壓電流采集單元和A/D轉換單元、總線隔離單元、單片機、移位寄存器、充電保護單元和LCD液晶顯示單元，所述電壓電流采集和A/D轉換單元的采集端，依次與串聯(lián)電池組中單節(jié)電芯的正極端和串聯(lián)電池組的總負極端連接，電壓電流采集和A/D轉換單元的輸出端通過總線隔離單元與單片機I/O端口連接，單片機輸出端分別與LCD液晶顯示單元和移位寄存器連接，移位寄存器的輸出端接入充電保護單元。
2.根據權利要求1所述的鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，其特征在于所述電壓電流采集和A/D轉換單元采用0Z890電池專用采集轉換芯片。
3.根據權利要求1或2所述的鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，其特征在于所述電壓電流采集和A/D轉換單元的采集端與串聯(lián)電池組中單體電池的正極端和串聯(lián)電池組的總負極端之間，分別串聯(lián)有限流電阻。
4.根據權利要求1所述的鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，其特征在于所述總線隔離單元采用ADUM1250隔離器芯片。
5.根據權利要求4所述的鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，其特征在于所述 ADUMl250隔離器芯片的SCLl腳和SDAl腳分別設有上拉電阻(R35、R36)。
專利摘要本實用新型公開了一種鋰電池組均衡充電實時監(jiān)控裝置，包括鋰電池組和充電模塊、電壓電流采集單元和A/D轉換單元、總線隔離單元、單片機、移位寄存器、充電保護單元和LCD液晶顯示單元，所述電壓電流采集和A/D轉換單元的采集端，依次與串聯(lián)電池組中單節(jié)電芯的正極端和串聯(lián)電池組的總負極端連接，電壓電流采集和A/D轉換單元的輸出端通過總線隔離單元與單片機I/O端口連接，單片機輸出端分別與LCD液晶顯示單元和移位寄存器連接，移位寄存器的輸出端接入充電保護單元。避免了單體電池過充或欠充的問題，確保了電池充電的安全性，延長了單體電池的使用壽命，實現(xiàn)了鋰電池組均衡充電的目的。
文檔編號H02J7/00GK202282619SQ20112007522
公開日2012年6月20日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權日2011年3月21日
發(fā)明者陸鳳忙, 陳宇 申請人:合肥國軒高科動力能源有限公司