專利名稱：電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰電池充電保護(hù)系統(tǒng)，尤其是一種多級保護(hù)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，鋰離子電池作為動力二次電池具有工作電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍廣、循環(huán)壽
命長、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，越來越得到廣泛的使用，特別是當(dāng)今能源緊張的時刻，在汽車行業(yè)，
較多的新型電池動力汽車被開發(fā)投入使用，使用過程中環(huán)保無污染，噪音小。 但是該類電池對充電有特殊的要求，在充電和使用過程中要注意安全性，如果充
電電流過大、充電電壓過高容易導(dǎo)致電池爆炸、燃燒或損壞，這會縮短電池的使用壽命，也
容易造成電池的電壓不穩(wěn)，在使用過程中出現(xiàn)電壓輸出不穩(wěn)定，因此在電池充電過程中就
需要對充電過程進(jìn)行保護(hù)控制。 現(xiàn)有技術(shù)中使用的電池充電保護(hù)一般都為一級保護(hù)，比如中國專利局于2004年 8月11日公告了一份CN2632915Y號專利，名稱為電池組均衡充電保護(hù)模塊，具有至少一個 均充保護(hù)單元，一個溫控開關(guān)盒一塊散熱體，均充保護(hù)單元具有一個電壓比較電路和一個 功率器件，其中電壓比較電路中比較器的兩個輸入端接在電池組中一個單體電池的兩側(cè)， 輸出端接功率器件的控制極G，功率器件的D極和S極分別與單體電池的正負(fù)極相連，溫控 開關(guān)串聯(lián)于電池組的充電主回路中，與均充保護(hù)單元中的功率器件安裝在散熱體上。這種 方式的保護(hù)模塊就屬于一級保護(hù)，通過對電池本身的充電狀況進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)電池過 充保護(hù)。 這種一級保護(hù)的充電模式，如果保護(hù)模塊出現(xiàn)故障，對電池充電過程中出現(xiàn)的異 常沒有檢測到或者檢測到但卻沒有反應(yīng)，則會造成電池過充，影響電池性能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中只有一級保護(hù)控制，如果出現(xiàn)故障則不能對電池充 電進(jìn)行保護(hù)控制的缺點(diǎn)，提供一種四級保護(hù)防止其中某一級出現(xiàn)故障而無法對電池充電過 程進(jìn)行保護(hù)的電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種電池充電四級保護(hù)控制 系統(tǒng)，包括電池、給電池充電的充電機(jī)、控制充電機(jī)的管理系統(tǒng)和監(jiān)控整個充電狀況的智能 監(jiān)控中心，充電機(jī)上設(shè)置有一級斷充控制模塊，管理系統(tǒng)內(nèi)集成有二級斷充控制模塊，智能 監(jiān)控中心集成有三級斷充控制模塊，電池上連接有四級斷充控制模塊。充電機(jī)與電池是直 接相連，電能通過充電機(jī)直接給電池充電，因此電池和充電機(jī)上設(shè)置斷充控制模塊是關(guān)鍵 的兩道保護(hù)措施，將充電機(jī)上的斷充控制模塊作為一級斷充控制模塊，電池上的斷充控制 模塊作為最終斷充控制模塊，在充電過程中要進(jìn)行管理與監(jiān)控，管理各設(shè)備的運(yùn)行狀況，監(jiān) 控各設(shè)備及電池的狀況，因此在管理系統(tǒng)和智能監(jiān)控中心分別設(shè)置二級和三級斷充控制模 塊，最后形成四級的保護(hù)控制，如果其中有一級出現(xiàn)故障或者檢測到異常但沒有響應(yīng)，則可 以通過下一級斷充控制模塊實(shí)現(xiàn)保護(hù)控制；這里使用四級保護(hù)控制，根據(jù)充電規(guī)模的大小，可以只適用二級或者三級，在充電設(shè)備較多，規(guī)模較大的情況下可以設(shè)置成五級或者更高 級的保護(hù)控制。 作為優(yōu)選，一級斷充控制模塊到四級斷充控制模塊之間通過系統(tǒng)總線相連，且一 級斷充控制模塊到四級斷充控制模塊之間設(shè)置有優(yōu)先級選擇器。在多級保護(hù)控制中，各個 控制模塊與電池之間要有數(shù)據(jù)交換和控制信號交換，因此需要用系統(tǒng)總線相連，由于有了 四級斷充控制模塊，為防止出現(xiàn)干擾，設(shè)置了優(yōu)先級選擇器，通過優(yōu)先級選擇器選擇由哪一 級斷充控制模塊來進(jìn)行控制，一般從第一級開始，優(yōu)先級逐漸降低。 作為優(yōu)選，電池上設(shè)置有單體電壓控制單元，多個電池串聯(lián)或者并聯(lián)成電池組同 時充電，電池組上設(shè)置有充電總電壓控制單元?，F(xiàn)在鋰電池充電的時候，一般都是多個單體 電池串聯(lián)或者并聯(lián)后進(jìn)行充電，這樣就會出現(xiàn)單個電池的單體電壓和一組電池的總電壓， 通過單體電壓控制單元和充電總電壓控制單元能較好地控制電池的充電狀況，如果總電壓 足夠，但是單體電壓有不足說明其中的某些單體電池有過充，這時就要通過均衡進(jìn)行平衡 同一組中的各個單體電池的電壓。 作為優(yōu)選，單體電壓控制單元和充電總電壓控制單元中集成有電壓采集電路、電 壓比較電路、電壓預(yù)輸入存儲電路和電壓輸出電路，電壓比較電路與電壓輸出電路相連并 通過數(shù)據(jù)線連接各級斷充控制模塊。電壓采集電路采集到單體電池的電壓和電池組的總電 壓，然后傳輸給比較電路，并與電壓預(yù)輸入存儲電路中的數(shù)據(jù)相比較，然后將比較結(jié)果通過 電壓輸出電路輸出，各級斷充控制模塊根據(jù)輸出的結(jié)果及時停止充電或者繼續(xù)充電。 作為優(yōu)選，管理系統(tǒng)內(nèi)集成有充電機(jī)控制電路、信號接收電路和信號比較電路，信 號接收電路連接電池上的電壓輸出電路和電池組上的電壓輸出電路，充電機(jī)控制電路與充 電機(jī)相連。 一級斷充控制模塊故障或者發(fā)現(xiàn)異常但沒有停止充電，此時管理系統(tǒng)內(nèi)的信號 接收電路和信號比較電路接收電池或者電池組的電壓輸出信號并比較，從而及時停止充電 或者繼續(xù)充電，實(shí)現(xiàn)第二級保護(hù)控制。 作為優(yōu)選，智能監(jiān)控中心具有數(shù)據(jù)服務(wù)器及多個監(jiān)控工作站，監(jiān)控工作站的服務(wù) 器具有充電機(jī)控制電路和數(shù)據(jù)對比電路，數(shù)據(jù)對比電路與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過數(shù)據(jù) 線相連。智能監(jiān)控中心監(jiān)控整個電池充電系統(tǒng)，并對每個單體的電池進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲形成一 個數(shù)據(jù)匯總，當(dāng)前兩級斷充控制模塊都不能正常工作的情況下，智能監(jiān)控中心的三級斷充 控制模塊就開始工作，及時停止充電或者繼續(xù)充電。 作為優(yōu)選，四級斷充控制模塊具有手動操作按鈕，智能監(jiān)控中心的監(jiān)控工作站中 設(shè)置電池電壓顯示儀表。在監(jiān)控中心具有工作人員進(jìn)行實(shí)時觀察，通過儀表發(fā)現(xiàn)異常則可 以手動停止充電，操作手動操作按鈕就能直接控制電池上的四級斷充控制模塊，從而從根 源快速切斷充電電源。 本實(shí)用新型的有益效果是四級保護(hù)控制在優(yōu)先級選擇器的調(diào)解下，根據(jù)實(shí)際發(fā) 生的情況選擇合適的保護(hù)級別，可以防止單級的斷充控制模塊出現(xiàn)故障后不能對整個充電 系統(tǒng)不能保護(hù)的問題。
圖1是本實(shí)用新型一種布置原理圖； 圖中1、電池，2、充電機(jī)，3、一級斷充控制模塊，4、管理系統(tǒng)，5、充電機(jī)控制電路，
46、信號接收電路，7、信號比較電路，8、二級斷充控制模塊，9、四級斷充控制模塊，10、監(jiān)控工 作站，11、數(shù)據(jù)服務(wù)器，12、智能監(jiān)控中心，13、三級斷充控制模塊。
具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說 明。 實(shí)施例一種電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)(參見附圖l)，包括若干并聯(lián)布置的電 池l，每個電池串聯(lián)有充電機(jī)2，每一個充電機(jī)2上設(shè)置有一級斷充控制模塊3，充電機(jī)通過 系統(tǒng)總線與管理系統(tǒng)4相連，管理系統(tǒng)4內(nèi)設(shè)置有二級斷充控制模塊8，管理系統(tǒng)4內(nèi)還設(shè) 置有充電機(jī)控制電路5、信號手電路6和信號比較電路7，系統(tǒng)總線還連接到智能監(jiān)控中心 12內(nèi)的各個監(jiān)控工作站10，每一個監(jiān)控工作站監(jiān)控多個充電機(jī)2工作狀況，智能監(jiān)控中心 12內(nèi)設(shè)置有連接監(jiān)控工作站10的三級斷充控制模塊13，監(jiān)控工作站10通過四級斷充控制 模塊9與充電機(jī)2相連，智能監(jiān)控中心12內(nèi)海設(shè)置有數(shù)據(jù)服務(wù)器11，一級斷充控制模塊3 到四級斷充控制模塊9之間設(shè)置有優(yōu)先級選擇器。 電池1上設(shè)置有單體電壓控制單元，多個電池并聯(lián)成電池組，電池組上設(shè)置有充 電總電壓控制單元，單體電壓控制單元和充電總電壓控制單元中集成有電壓采集電路、電 壓比較電路、電壓預(yù)輸入存儲電路和電壓輸出電路，電壓比較電路與電壓輸出電路相連并 通過數(shù)據(jù)線連接各級斷充控制模塊。 管理系統(tǒng)4內(nèi)集成有充電機(jī)控制電路5、信號接收電路6和信號比較電路7，信號 接收電路6連接電池1上的電壓輸出電路和電池組上的電壓輸出電路，充電機(jī)控制電路5 與充電機(jī)2相連。 智能監(jiān)控中心12的服務(wù)器具有充電機(jī)控制電路和數(shù)據(jù)對比電路，數(shù)據(jù)對比電路 與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器11通過數(shù)據(jù)線相連。 四級斷充控制模塊具有手動操作按鈕，智能監(jiān)控中心的監(jiān)控工作站中設(shè)置電池電 壓顯示儀表。 電池1并聯(lián)組成電池組進(jìn)行充電，充電時電池1內(nèi)單體電壓控制單元的電壓采集 電路不斷采集電池的實(shí)時電壓，并將電壓實(shí)時電壓與存儲在電壓預(yù)輸入存儲電路中的電壓 數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果通過電壓輸出電路輸出，充電機(jī)2連接的一級斷充控制模塊3 監(jiān)控到電池1出現(xiàn)過充，則停止向該單體電池進(jìn)行充電，一級斷充控制模塊監(jiān)控到電池組 出現(xiàn)過電壓，則停止向電池組充電，通過電池組內(nèi)的均衡器進(jìn)行電壓均衡，如果一級斷充控 制模塊出現(xiàn)故障，沒有停止充電，則電池和電池組的電壓采集電路采集到電壓數(shù)據(jù)并比較 后由電壓輸出電路輸出給管理系統(tǒng)4，由管理系統(tǒng)處理后通過二級斷充控制模塊8對充電 機(jī)進(jìn)行控制，停止充電；如果二級斷充控制模塊出現(xiàn)故障，則將實(shí)時電壓比較結(jié)果傳輸給智 能監(jiān)控中心，監(jiān)控工作站10通過三級斷充控制模塊13控制充電機(jī)2停止充電，并在電池電 壓顯示儀表上顯示，如果三級斷充控制模塊出現(xiàn)故障，或者充電系統(tǒng)沒有停止充電，則啟動 四級斷充控制模塊9，手動停止充電。 以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳方案，并非對本實(shí)用新型作任何形 式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求一種電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)，包括電池、給電池充電的充電機(jī)、控制充電機(jī)的管理系統(tǒng)和監(jiān)控整個充電狀況的智能監(jiān)控中心，其特征在于充電機(jī)上設(shè)置有一級斷充控制模塊，管理系統(tǒng)內(nèi)集成有二級斷充控制模塊，智能監(jiān)控中心集成有三級斷充控制模塊，電池上連接有四級斷充控制模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于一級斷充控制模塊 到四級斷充控制模塊之間通過系統(tǒng)總線相連，且一級斷充控制模塊到四級斷充控制模塊之 間設(shè)置有優(yōu)先級選擇器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電池上 設(shè)置有單體電壓控制單元，多個電池串聯(lián)或者并聯(lián)成電池組同時充電，電池組上設(shè)置有充電總電壓控制單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于單體電壓控制單元 和充電總電壓控制單元中集成有電壓采集電路、電壓比較電路、電壓預(yù)輸入存儲電路和電 壓輸出電路，電壓比較電路與電壓輸出電路相連并通過數(shù)據(jù)線連接各級斷充控制模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于管理系統(tǒng)內(nèi)集成有 充電機(jī)控制電路、信號接收電路和信號比較電路，信號接收電路連接電池上的電壓輸出電 路和電池組上的電壓輸出電路，充電機(jī)控制電路與充電機(jī)相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于智能監(jiān)控中心具 有數(shù)據(jù)服務(wù)器及多個監(jiān)控工作站，監(jiān)控工作站的服務(wù)器具有充電機(jī)控制電路和數(shù)據(jù)對比電 路，數(shù)據(jù)對比電路與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過數(shù)據(jù)線相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的電池充電四級保護(hù)控制系統(tǒng)，其特征在于四級斷充控制 模塊具有手動操作按鈕，智能監(jiān)控中心的監(jiān)控工作站中設(shè)置電池電壓顯示儀表。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋰電池充電多級保護(hù)控制系統(tǒng)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中只有一級保護(hù)控制，如果出現(xiàn)故障則不能對電池充電進(jìn)行保護(hù)控制的缺點(diǎn)，包括電池、給電池充電的充電機(jī)、控制充電機(jī)的管理系統(tǒng)和監(jiān)控整個充電狀況的智能監(jiān)控中心，充電機(jī)上設(shè)置有一級斷充控制模塊，管理系統(tǒng)內(nèi)集成有二級斷充控制模塊，智能監(jiān)控中心集成有三級斷充控制模塊，電池上連接有四級斷充控制模塊。四級保護(hù)控制在優(yōu)先級選擇器的調(diào)解下，根據(jù)實(shí)際發(fā)生的情況選擇合適的保護(hù)級別，可以防止單級的斷充控制模塊出現(xiàn)故障后不能對整個充電系統(tǒng)不能保護(hù)的問題。
文檔編號H01M10/42GK201549548SQ20092031252
公開日2010年8月11日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者葉浩然, 張超, 雷榮 申請人:萬向電動汽車有限公司;萬向集團(tuán)公司