專利名稱：一種具有自動充放電保護功能的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電動汽車鋰電池的充放電保護電路，具體為一種具有自動充放電保護功能的電路。
背景技術(shù)：
電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是動力鋰電池。大量鋰電池串聯(lián)組成鋰電池組，為電動汽車提供動力。鋰電池能量密度高，難以確保電池的安全性，在過度充電的狀態(tài)下，電池溫度上升后能量過剩，于是電解液分解產(chǎn)生氣體，容易使內(nèi)壓上升而產(chǎn)生自燃和破裂的危險；反之，在過度放電的狀態(tài)下，電解液因分解導(dǎo)致電池特性及耐壓劣化，降低可充電次數(shù)。因此鋰電池的過度充電和過度放電的保護很重要，所以應(yīng)該設(shè)計一種具有自動充放電功能的 保護電路。 目前，單節(jié)鋰電池充放電保護電路已經(jīng)比較成熟，如圖I所示為常見單節(jié)鋰電池充放電電壓檢測模塊原理圖。該模塊電路包括過充電壓比較器1，過放電壓比較器2，邏輯判斷控制電路，充電開關(guān)和放電開關(guān)等組成鋰電池檢測充放電保護電路。檢測比較器1，2檢測到鋰電池BI的電位后，將被檢測的鋰電池的電位與檢測比較器1，2內(nèi)置的電壓基準比較，然后將比較結(jié)果輸出給邏輯判斷控制電路，邏輯判斷控制電路按照事先設(shè)定的數(shù)值和控制程序去控制充電開關(guān)和放電開關(guān)的通斷。正常充放電工作時單節(jié)鋰電池充放電電壓檢測模塊的邏輯判斷控制電路輸出引腳CO，DO均為高電平，使充電開關(guān)和放電開關(guān)均導(dǎo)通，單節(jié)電池按正常的充放電進行工作。若單節(jié)鋰電池充放電電壓檢測模塊檢測到過充電壓或者過放電壓時，邏輯判斷控制電路輸出引腳CO或者DO為低電平，使充電開關(guān)或者放電開關(guān)關(guān)斷，從而實現(xiàn)對單節(jié)鋰電池過充電壓或者過放電壓等進行控制和檢測，達到保護鋰電池使用的安全和延長鋰電池組的使用壽命O因單節(jié)電池容量有限，電壓有限，難以滿足用戶的需求。故鋰電池一般采用串并聯(lián)使用，組成串并聯(lián)電池組，以增加鋰電池的輸出功率，滿足用戶的實際需求。目前，鋰電池組充放電安全集成電路耐壓僅僅24V，多節(jié)鋰電池組的電壓超過24V，則安全保護集成電路不易使用。對鋰電池組充放電安全保護集成電路僅能保護8節(jié)左右，若鋰電池組內(nèi)單節(jié)電池數(shù)多于8節(jié)則保護困難，控制成本比較高。
發(fā)明內(nèi)容
針對目前鋰電池組進行充放電保護的問題，本發(fā)明提出了一種簡單的具有自動充放電保護功能的電路，并且具有體積小，成本低，安全性高的特點，另外，它不需要人工去操作，因此降低了操作人員的工作危險。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
具有自動充放電保護功能的電路，其特征在于包括有串聯(lián)的電池組、電壓采集電路、充放電保護電路、控制模塊、充電機和用電負載，電壓采集電路一端通過電壓檢測排線分別與電池組的各個單體電池的正負極相連接，另一端與控制模塊的輸入端口 Cl相連，用電負載一端F+與電池組總正極Vbat+相連,另一端F-與放電負端口 DIS-相連,充電機一端P+與電池組總正極Vbat+相連，另一端P-與充電負端口 CHG-相連，充放電保護電路的兩個控制端分別與控制模塊的兩個輸出端口 CHGCTRL、DISCTRL相連；所述的充放電保護電路包括有充電保護電路、放電保護電路和充放電繼電器控制電路，充放電繼電器控制電路分別采用三極管Ql、Q2驅(qū)動充電繼電器RLl、放電繼電器RL2，充電繼電器RLl、放電繼電器RL2的線圈分別作為三極管Ql、Q2的集電極的負載而接到三極管Ql、Q2的集電極與電源VCC之間，控制模塊采用MCU單片機；當(dāng)電壓采集電路檢測到電池組的總壓過低時，MCU單片機輸出端口 CHGCTRL發(fā)出高電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻Rl接到充電繼電器的驅(qū)動三極管Ql的基極，三極管Ql導(dǎo)通，從而充電繼電器RLl吸合，電池組的正極Vbat+的電壓經(jīng)過保險絲F1、充電繼電器RL1、充電指示燈DSl和充電保護電路的限流電阻R3連接到充電開關(guān)三極管Q3、Q5的基極上，使充電三極管Q3、Q5導(dǎo)通，電池組的負極，通過充電防反接二極管D3、D5和充電三極管Q3、Q4并通過充電負端口 CHG-連接到充電機的負極P-，充電機的正極P+連接電池組的總正極Vbat+,充電機開始給電池組充電；當(dāng)電池組電壓達到設(shè)定的閾值時，MCU單片機輸出端口 CHGCTRL輸出低電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻Rl接到充電繼電器RLl的驅(qū)動三極管Ql的基極，三極管Ql截止，充電繼電器RLl中的線圈電流不能 突變，產(chǎn)生一個較大的、極性上負下正的反向電動勢，電流從充電繼電器RLl的線圈的下端經(jīng)過續(xù)流二極管Dl流回充電繼電器RLl的線圈的上端，把充電繼電器RLl的線圈中的能量釋放掉，使三極管Ql集電極對地的電壓不超過VCC+O. 7V，同時，由于充電繼電器RLl關(guān)斷，此時電池組的總壓Vbat+不能提供一個使充電三極管Q3、Q5導(dǎo)通的電壓信號，充電三極管Q3，Q5截止，電池組的負極Vbat-與充電機的負極P-斷開連接，充電循環(huán)結(jié)束；
當(dāng)電壓采集電路檢測到電池組的總壓為達到額定值時，MCU單片機輸出端口 DISCTRL輸出高電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻R2接到放電繼電器RL2的驅(qū)動三極管Q2的基極，三極管Q2導(dǎo)通，從而充電繼電器RL2吸合，電池組的正極Vbat+的電壓經(jīng)過保險絲Fl、充電繼電器RL2、充電指示燈DS2和放電保護電路的限流電阻R4連接到放電開關(guān)三極管Q4、Q6的基極上,放電三極管Q4、Q6導(dǎo)通，電池組的負極通過放電防反接二極管D4、D6和放電三極管Q4、Q6并通過充電負端口 DIS-連接到用電負載的負極F-，用電負載的正極F+連接電池組的總正極Vbat+，電池組開始給用電負載供電；當(dāng)電池組電壓過低并達到MCU單片機內(nèi)設(shè)定的閾值時，MCU單片機輸出端口 DISCTRL輸出低電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻R2接到放電繼電器RL2的驅(qū)動三極管Q2的基極，三極管Q2截止，充電繼電器RL2中的線圈電流不能突變，產(chǎn)生一個較大的、極性上負下正的反向電動勢，電流從充電繼電器RL2的線圈的下端經(jīng)過續(xù)流二極管D2流回充電繼電器RL2的線圈的上端，把充電繼電器RL2的線圈中的能量釋放掉，使三極管Q2集電極對地的電壓不超過VCC+O. 7V，同時，由于放電繼電器RL2關(guān)斷，電池組的總壓Vbat+不能提供一個使放電三極管Q4、Q6導(dǎo)通的電壓信號,放電三極管Q4、Q6截止，電池組的負極Vbat-與用電負載的負極F-斷開連接，放電循環(huán)結(jié)束。有現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點體現(xiàn)在
I、實現(xiàn)了自動控制充放電，無須人工操作；
2、本發(fā)明的電路體積小，成本低，所以實用性強；
3、實時性增強電壓采集電路能實時檢測電池組的總壓，通過控制模塊控制相應(yīng)的保護電路；
4、實現(xiàn)了對鋰電池組的的充放電保護的功能。
圖I為單節(jié)電池充放電保護電路的原理圖。圖2為鋰電池組自動充放電保護電路的原理圖。
具體實施例方式如圖2所示，一種具有自動充放電保護功能的電路，包括有串聯(lián)的電池組I、電壓采集電路2、充放電保護電路3、控制模塊4、充電機5和用電負載6，電壓采集電路2 —端通過電壓檢測排線7分別與電池組I的各個單體電池Bl-Bn的正負極相連接，另一端與控制模塊4的輸入端口 Cl相連,用電負載6 —端F+與電池組I總正極Vbat+相連,另一端 F-與放電負端口 DIS-相連，充電機5 —端P+與電池組I總正極Vbat+相連，另一端P-與充電負端口 CHG-相連，充放電保護電路3的兩個控制端分別與控制模塊4的兩個輸出端口CHGCTRL、DISCTRL相連；充放電保護電路3包括有充電保護電路8、放電保護電路9和充放電繼電器控制電路10，充放電繼電器控制電路10分別采用三極管Ql、Q2驅(qū)動充電繼電器RL1、放電繼電器RL2，充電繼電器RL1、放電繼電器RL2的線圈分別作為三極管Ql、Q2的集電極的負載而接到三極管Ql、Q2的集電極與電源VCC之間，控制模塊4采用MCU單片機；
其工作過程為當(dāng)電壓采集電路2檢測到電池組I的總壓過低時，MCU單片機輸出端口 CHGCTRL發(fā)出高電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻Rl接到充電繼電器的驅(qū)動三極管Ql的基極，三極管Ql導(dǎo)通，從而充電繼電器RLl吸合，電池組I的正極Vbat+的電壓經(jīng)過保險絲Fl、充電繼電器RLl、充電指示燈DSl和充電保護電路8的限流電阻R3連接到充電開關(guān)三極管Q3、Q5的基極上，使充電三極管Q3、Q5導(dǎo)通，電池組的負極，通過充電防反接二極管D3、D5和充電三極管Q3、Q4并通過充電負端口 CHG-連接到充電機的負極P-,充電機5的正極P+連接電池組的總正極Vbat+，充電機5開始給電池組I充電；當(dāng)電池組I電壓達到設(shè)定的閾值時，MCU單片機輸出端口 CHGCTRL輸出低電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻Rl接到充電繼電器RLl的驅(qū)動三極管Ql的基極，三極管Ql截止，充電繼電器RLl中的線圈電流不能突變，產(chǎn)生一個較大的、極性上負下正的反向電動勢，電流從充電繼電器RLl的線圈的下端經(jīng)過續(xù)流二極管Dl流回充電繼電器RLl的線圈的上端，把充電繼電器RLl的線圈中的能量釋放掉，使三極管Ql集電極對地的電壓不超過VCC+O. 7V，同時，由于充電繼電器RLl關(guān)斷，此時電池組I的總壓Vbat+不能提供一個使充電三極管Q3、Q5導(dǎo)通的電壓信號，充電三極管Q3，Q5截止，電池組的負極Vbat-與充電機的負極P-斷開連接，充電循環(huán)結(jié)束；
當(dāng)電壓采集電路2檢測到電池組I的總壓為達到額定值時，MCU單片機輸出端口DISCTRL輸出高電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻R2接到放電繼電器RL2的驅(qū)動三極管Q2的基極，三極管Q2導(dǎo)通，從而充電繼電器RL2吸合，電池組I的正極Vbat+的電壓經(jīng)過保險絲Fl、充電繼電器RL2、充電指示燈DS2和放電保護電路9的限流電阻R4連接到放電開關(guān)三極管Q4、Q6的基極上，放電三極管Q4、Q6導(dǎo)通，電池組I的負極通過放電防反接二極管D4、D6和放電三極管Q4、Q6并通過充電負端口 DIS-連接到用電負載6的負極F-，用電負載6的正極F+連接電池組的總正極Vbat+，電池組I開始給用電負載6供電；當(dāng)電池組I電壓過低并達到MCU單片機內(nèi)設(shè)定的閾值時，MCU單片機輸出端口 DISCTRL輸出低電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻R2接到放電繼電器RL2的驅(qū)動三極管Q2的基極，三極管Q2截止，充電繼電器RL2中的線圈電流不能突變，產(chǎn)生一個較大的、極性上負下正的反向電動勢，電流從充電繼電器RL2的線圈的下端經(jīng)過續(xù)流二極管D2流回充電繼電器RL2的線圈的上端，把充電繼電器RL2的線圈中的能量釋放掉，使三極管Q2集電極對地的電壓不超過VCC+O. 7V，同時，由于放電繼電器RL2關(guān)斷，電池組I的總壓Vbat+不能提供一個使放電三極管Q4、Q6導(dǎo)通的電壓信號，放電三極管Q4、Q6截止，電池組I的負極Vbat-與用電負載的負極F-斷開 連接，放電循環(huán)結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種具有自動充放電保護功能的電路，其特征在于包括有串聯(lián)的電池組、電壓采集電路、充放電保護電路、控制模塊、充電機和用電負載，電壓采集電路一端通過電壓檢測排線分別與電池組的各個單體電池的正負極相連接，另一端與控制模塊的輸入端口 Cl相連，用電負載一端F+與電池組總正極Vbat+相連，另一端F-與放電負端口 DIS-相連，充電機一端P+與電池組總正極Vbat+相連，另一端P-與充電負端口 CHG-相連，充放電保護電路的兩個控制端分別與控制模塊的兩個輸出端口 CHGCTRL、DISCTRL相連；所述的充放電保護電路包括有充電保護電路、放電保護電路和充放電繼電器控制電路，充放電繼電器控制電路分別采用三極管Q1、Q2驅(qū)動充電繼電器RLl、放電繼電器RL2，充電繼電器RLl、放電繼電器RL2的線圈分別作為三極管Q1、Q2的集電極的負載而接到三極管Q1、Q2的集電極與電源VCC之間，控制模塊采用MCU單片機；當(dāng)電壓采集電路檢測到電池組的總壓過低時，MCU單片機輸出端口 CHGCTRL發(fā)出高電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻Rl接到充電繼電器的驅(qū)動三極管Ql的基極，三極管Ql導(dǎo)通，從而充電繼電器RLl吸合，電池組的正極Vbat+的電壓經(jīng)過保險絲F1、充電繼電器RL1、充電指示燈DSl和充電保護電路的限流電阻R3連接到充電開關(guān)三極管Q3、Q5的基極上，使充電三極管Q3、Q5導(dǎo)通，電池組的負極，通過充電防反接二極管D3、D5和充電三極管Q3、Q4并通過充電負端口 CHG-連接到充電機的負極P-，充電機的正極P+連接電池組的總正極Vbat+，充電機開始給電池組充電；當(dāng)電池組電壓達到設(shè)定的閾值時，MCU單片機輸出端口 CHGCTRL輸出低電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻Rl接到充電繼電器RLl的驅(qū)動三極管Ql的基極，三極管Ql截止，充電繼電器RLl中的線圈電流不能突變，產(chǎn)生一個較大的、極性上負下正的反向電動勢，電流從充電繼電器RLl的線圈的下端經(jīng)過續(xù)流二極管Dl流回充電繼電器RLl的線圈的上端，把充電繼電器RLl的線圈中的能量釋放掉，使三極管Ql集電極對地的電壓不超過VCC+O. 7V，同時，由于充電繼電器RLl關(guān)斷，此時電池組的總壓Vbat+不能提供一個使充電三極管Q3、Q5導(dǎo)通的電壓信號，充電三極管Q3，Q5截止，電池組的負極Vbat-與充電機的負極P-斷開連接，充電循環(huán)結(jié)束；當(dāng)電壓采集電路檢測到電池組的總壓為達到額定值時，MCU單片機輸出端口 DISCTRL輸出高電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻R2接到放電繼電器RL2的驅(qū)動三極管Q2的基極，三極管Q2導(dǎo)通，從而充電繼電器RL2吸合，電池組的正極Vbat+的電壓經(jīng)過保險絲F1、充電繼電器RL2、充電指示燈DS2和放電保護電路的限流電阻R4連接到放電開關(guān)三極管Q4、Q6的基極上，放電三極管Q4、Q6導(dǎo)通，電池組的負極通過放電防反接二極管D4、D6和放電三極管Q4、Q6并通過充電負端口 DIS-連接到用電負載的負極F-，用電負載的正極F+連接電池組的總正極Vbat+，電池組開始給用電負載供電；當(dāng)電池組電壓過低并達到MCU單片機內(nèi)設(shè)定的閾值時，MCU單片機輸出端口 DISCTRL輸出低電平，此電壓信號經(jīng)過限流電阻R2接到放電繼電器RL2的驅(qū)動三極管Q2的基極，三極管Q2截止，充電繼電器RL2中的線圈電流不能突變，產(chǎn)生一個較大的、極性上負下正的反向電動勢，電流從充電繼電器RL2的線圈的下端經(jīng)過續(xù)流二極管D2流回充電繼電器RL2的線圈的上端，把充電繼電器RL2的線圈中的能量釋放掉，使三極管Q2集電極對地的電壓不超過VCC+O. 7V，同時，由于放電繼電器RL2關(guān)斷，電池組的總壓Vbat+不能提供一個使放電三極管Q4、Q6導(dǎo)通的電壓信號,放電三極管Q4、Q6截止，電池組的負極Vbat-與用電負載的負極F-斷開連接，放電循環(huán)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有自動充放電保護功能的電路，包括有串聯(lián)的電池組、電壓采集電路、充放電保護電路、控制模塊、充電機和用電負載，電壓采集電路一端通過電壓檢測排線分別與電池組的各個單體電池的正負極相連接，另一端與控制模塊的輸入端口相連，用電負載一端與電池組總正極相連，另一端與放電負端口相連，充電機一端與電池組總正極相連，另一端與充電負端口相連，充放電保護電路的兩個控制端分別與控制模塊的兩個輸出端口相連；充放電保護電路包括有充電保護電路、放電保護電路和充放電繼電器控制電路，充放電繼電器控制電路分別采用三極管驅(qū)動充電繼電器、放電繼電器。本發(fā)明體積小、成本低、安全性高，不需要人工操作，降低了操作人員的工作危險。
文檔編號H02J7/00GK102832660SQ20121027510
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者張殿明, 顓孫明明, 董麗偉 申請人:安徽力高新能源技術(shù)有限公司