CN104065112B - 一种电动车电池保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车电池保护装置。它包括中央处理单元、单体电池电压输入接口、单体电池电压采集电路和若干个电压均衡电路,电压均衡电路与电动车电池内的单体电池一一对应,每个电压均衡电路与对应的单体电池串联成一个回路,电压均衡电路包括开关管和功率电阻,开关管、功率电阻与对应的单体电池串联成一个回路,开关管的控制端与中央处理单元电连接,单体电池通过单体电池电压输入接口与单体电池电压采集电路电连接,单体电池电压采集电路与中央处理单元电连接。本发明具有动态均衡功能,能够实时调节单体电池间的压差,保证单体电池电压的一致性,延长了电动车电池的使用寿命。

Description

一种电动车电池保护装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及电动车电池技术领域,尤其涉及一种电动车电池保护装置。
背景技术
[0002] 为了防止电动车的动力电池出现过度充放电或短路等情况,动力电池通常都设有充放电保护电路,使动力电池充电或放电至一定的电压阈值以后停止充电或放电,从而保证动力电池的安全,同时为了提高电池组单体的一致性,保护电路还设有对电池组单体电压的均衡功能,保证了在一定程度上能够延长电池组的使用寿命。但是,目前电池组保护系统的均衡方式均为静态均衡,即只有在电池组充电过程中单体电压充电至均衡开启电压后,才能开启均衡,因此只能在一定程度上减少电池组单体间压差。
发明内容
[0003] 本发明的目的是克服现有电动车电池保护装置只在电池组充电过程中单体电池电压充电至均衡开启电压后才均衡单体电池间的压差,单体电池电压一致性不好的技术问题,提供了一种电动车电池保护装置,其具有动态均衡功能,能够实时调节单体电池间的压差,保证单体电池电压的一致性,延长了电动车电池的使用寿命。
[0004] 为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案予以实现:
[0005] 本发明的一种电动车电池保护装置,包括中央处理单元、单体电池电压输入接口、单体电池电压采集电路和若干个电压均衡电路,所述电压均衡电路与电动车电池内的单体电池--对应,每个电压均衡电路与对应的单体电池串联成一个回路,所述电压均衡电路包括开关管和功率电阻,所述开关管、功率电阻与对应的单体电池串联成一个回路,所述开关管的控制端与中央处理单元电连接,所述单体电池通过单体电池电压输入接口与单体电池电压采集电路电连接,所述单体电池电压采集电路与中央处理单元电连接。
[0006] 在本技术方案中,单体电池电压输入接口采用间距2.54mm的接插件,电动车电池内的单体电池都通过单体电池电压输入接口与单体电池电压采集电路电连接。单体电池电压采集电路采集每个单体电池的电压,并将这些电压数据发送给中央处理单元。中央处理单元对这些电压数据进行处理,当电动车电池内存在两个单体电池的电压差值大于预设的阈值K1时,中央处理单元控制与电压高的单体电池对应的电压均衡电路工作,电压高的单体电池放电,当这两个单体电池的电压差值小于预设的阈值K2时,中央处理单元控制该电压均衡电路停止放电。中央处理单元通过控制电压均衡电路工作实时调节单体电池间的压差,保证单体电池压差的动态均衡,延长了电动车电池的使用寿命。
[0007] 作为优选,所述一种电动车电池保护装置还包括过充电检测电路、过放电检测电路、第一 M0S管和第二 M0S管,所述电动车电池的正极与负载正极电连接,所述负载负极与第一 M0S管的源极电连接,所述第一 M0S管的漏极与第二 M0S管的漏极电连接,所述第二M0S管的源极与电动车电池的负极电连接,所述过充电检测电路分别与单体电池电压采集电路和第一 M0S管的栅极电连接,所述过放电检测电路分别与单体电池电压采集电路和第二 MOS管的栅极电连接。
[0008] 单体电池电压采集电路采集每个单体电池的电压,并将这些电压数据发送给过充电检测电路和过放电检测电路。当电动车电池内的所有单体电池的电压都小于过充电电压限值VI且大于过放电电压限值V2时,过充电检测电路输出高电平,第一 M0S管导通,过放电检测电路输出高电平,第二 M0S管导通,电动车电池可充放电;当有单体电池的电压大于等于过充电电压限值VI时,过充电检测电路输出低电平,第一 M0S管断开,停止充电;当有单体电池的电压小于等于过放电电压限值V2时,过放电检测电路输出低电平,第二 M0S管断开,停止充电。
[0009] 作为优选,所述一种电动车电池保护装置还包括电流传感器、与门电路和过流检测电路,所述电流传感器串接于电动车电池与负载之间,所述过放电检测电路和与门电路的第一输入端电连接,所述过流检测电路分别与电流传感器和与门电路的第二输入端电连接,所述与门电路的输出端与第二 M0S管的栅极电连接。
[0010] 电流传感器检测电路中的电流,并将其发送到过流检测电路。当电路中的电流小于等于设定值Ml时,过流检测电路输出高电平,当电路中的电流大于设定值Ml时,过流检测电路输出低电平,与门电路输出低电平,第二 M0S管断开,电路断路。
[0011 ] 作为优选,所述一种电动车电池保护装置还包括短路检测电路,所述短路检测电路分别与电流传感器和与门电路的第三输入端电连接。当电路中的电流小于等于设定值M2时,短路检测电路输出高电平,当电路中的电流大于设定值M2时,短路检测电路输出低电平,与门电路输出低电平,第二 M0S管断开,电路断路。短路检测电路的响应动作时间比过流检测电路快,能够很好的保护电路安全。
[0012] 作为优选,所述一种电动车电池保护装置还包括温度传感器、第一三极管和第二三极管,所述温度传感器安装在电动车电池上,所述中央处理单元分别与温度传感器、第一三极管的基极和第二三极管的基极电连接,所述第一三极管的集电极与第一 M0S管的栅极电连接,所述第一三极管的发射极接地,所述第二三极管的集电极与第二 M0S管的栅极电连接,所述第二三极管的发射极接地。
[0013] 温度传感器检测电动车电池的温度,并将其发送到中央处理单元。当电动车电池的温度大于75°C时,中央处理单元控制第一三极管和第二三极管导通,第一 M0S管的栅极和第二 M0S管的栅极都为低电平,第一 M0S管和第二 M0S管断开,电路断路。
[0014] 作为优选,所述开关管为光电親合器,所述光电親合器的一个输入端与中央处理单元电连接,所述光电耦合器的另一个输入端接地,所述光电耦合器的一个输出端与对应的单体电池正极电连接,所述光电耦合器的另一个输出端与功率电阻一端电连接,功率电阻另一端与对应的单体电池负极电连接。
[0015] 本发明的实质性效果是:(1)具有动态均衡功能,能够实时调节单体电池间的压差,保证单体电池电压的一致性,延长了电动车电池的使用寿命。(2)对电动车电池的过充、过放、过流和短路进行保护。(3)结构简单,稳定性好。
附图说明
[0016] 图1是本发明的一种电路原理连接框图;
[0017] 图2是均衡电路的电路原理图。
[0018] 图中:1、中央处理单元,2、单体电池电压输入接口,3、单体电池电压采集电路,4、电压均衡电路,5、开关管,6、功率电阻,7、电动车电池,8、单体电池,9、过充电检测电路,10、过放电检测电路,11、第一103管,12、第二 M0S管,13、电流传感器,14、与门电路,15、过流检测电路,16、短路检测电路,17、温度传感器,18、第一三极管,19、第二三极管,20、负载。
具体实施方式
[0019] 下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0020] 实施例:本发明的一种电动车电池保护装置,如图1所示,包括中央处理单元1、单体电池电压输入接口 2、单体电池电压采集电路3、过充电检测电路9、过放电检测电路10、电流传感器13、与门电路14、过流检测电路15、短路检测电路16、温度传感器17、第一 M0S管11、第二 M0S管12、第一三极管18、第二三极管19和若干个电压均衡电路4,电压均衡电路4与电动车电池7内的单体电池8--对应,每个电压均衡电路4与对应的单体电池8
串联成一个回路,如图2所示,电压均衡电路4包括开关管5和功率电阻6,开关管5为光电親合器,光电親合器的一个输入端与中央处理单元1电连接,光电親合器的另一个输入端接地,光电親合器的一个输出端与对应的单体电池8正极电连接,光电親合器的另一个输出端与功率电阻6—端电连接,功率电阻6另一端与对应的单体电池8负极电连接,单体电池8还通过单体电池电压输入接口 2与单体电池电压采集电路3电连接,单体电池电压采集电路3与中央处理单元1电连接。
[0021] 电动车电池7的正极通过电流传感器13与负载20正极电连接,负载20负极与第一 M0S管11的源极电连接,第一 M0S管11的漏极与第二 M0S管12的漏极电连接,第二 M0S管12的源极与电动车电池7的负极电连接。过充电检测电路9分别与单体电池电压采集电路3和第一 M0S管11的栅极电连接,过放电检测电路10分别与单体电池电压采集电路3和与门电路14的第一输入端电连接,过流检测电路15分别与电流传感器13和与门电路14的第二输入端电连接,短路检测电路16分别与电流传感器13和与门电路14的第三输入端电连接,与门电路14的输出端与第二 M0S管12的栅极电连接。
[0022] 温度传感器17安装在电动车电池7上,中央处理单元1分别与温度传感器17、第一三极管18的基极和第二三极管19的基极电连接,第一三极管18的集电极与第一 M0S管11的栅极电连接,第一三极管18的发射极接地,第二三极管19的集电极与第二 M0S管12的栅极电连接,第二三极管19的发射极接地。
[0023] 中央处理单元1采用单片机,单体电池电压输入接口 2采用间距2.54mm的接插件,电动车电池7内的单体电池8都通过单体电池电压输入接口 2与单体电池电压采集电路3电连接。单体电池电压采集电路3采集每个单体电池8的电压,并将这些电压数据发送给中央处理单元1。中央处理单元1对这些电压数据进行处理,当电动车电池7内存在两个单体电池8的电压差值大于预设的阈值K1时,中央处理单元1控制与电压高的单体电池8对应的电压均衡电路4工作,电压高的单体电池8放电,当这两个单体电池8的电压差值小于预设的阈值K2时,中央处理单元1控制该电压均衡电路4停止放电。中央处理单元1通过控制电压均衡电路4工作实时调节单体电池8间的压差,保证单体电池8压差的动态均衡,延长了电动车电池7的使用寿命。
[0024] 单体电池电压采集电路3还将采集到的电压数据发送给过充电检测电路9和过放电检测电路10。当电动车电池内的所有单体电池8的电压都小于过充电电压限值VI且大于过放电电压限值V2时,过充电检测电路9输出高电平,第一 MOS管11导通,过放电检测电路10输出高电平,第二 MOS管导通12,电动车电池7可充放电;当有单体电池8的电压大于等于过充电电压限值VI时,过充电检测电路9输出低电平,第一 MOS管11断开,停止充电;当有单体电池8的电压小于等于过放电电压限值V2时,过放电检测电路10输出低电平,与门电路14输出低电平,第二 MOS管12断开,电路断路。
[0025] 电流传感器13检测电路中的电流,并将其发送到过流检测电路15和短路检测电路16。当电路中的电流小于等于设定值Ml时,过流检测电路15输出高电平,当电路中的电流大于设定值Ml时,过流检测电路15输出低电平,与门电路14输出低电平,第二 M0S管12断开,电路断路。当电路中的电流小于等于设定值M2时,短路检测电路16输出高电平,当电路中的电流大于设定值M2时,短路检测电路16输出低电平,与门电路14输出低电平,第二 M0S管12断开,电路断路。短路检测电路16的响应动作时间比过流检测电路15快,能够很好的保护电路安全。
[0026] 温度传感器17检测电动车电池7的温度,并将其发送到中央处理单元1。当电动车电池7的温度大于75°C时,中央处理单元1控制第一三极管18和第二三极管19导通,第一 M0S管18的栅极和第二 M0S管19的栅极都为低电平,第一 M0S管11和第二 M0S管12断开,电路断路,电动车电池7停止充放电,保护电路安全。

Claims (5)

1.一种电动车电池保护装置,其特征在于:包括中央处理单元(1)、单体电池电压输入接口(2)、单体电池电压采集电路(3)和若干个电压均衡电路(4),所述电压均衡电路(4)与电动车电池(7)内的单体电池(8)--对应,每个电压均衡电路(4)与对应的单体电池(8)串联成一个回路,所述电压均衡电路(4)包括开关管(5)和功率电阻(6),所述开关管(5)、功率电阻(6)与对应的单体电池(3)串联成一个回路,所述开关管(5)的控制端与中央处理单元(1)电连接,所述单体电池(8 )通过单体电池电压输入接口( 2 )与单体电池电压采集电路(3)电连接,所述单体电池电压采集电路(3)与中央处理单元(1)电连接,所述电动车电池保护装置还包括温度传感器(17)、第一三极管(18)和第二三极管(19),所述温度传感器(17)安装在电动车电池(7)上,所述中央处理单元(1)分别与温度传感器(17)、第一三极管(18)的基极和第二三极管(19)的基极电连接,所述第一三极管(18)的集电极与第一 MOS管(11)的栅极电连接,所述第一三极管(18)的发射极接地,所述第二三极管(19)的集电极与第二 MOS管(12)的栅极电连接,所述第二三极管(19)的发射极接地。
2.根据权利要求1所述的一种电动车电池保护装置,其特征在于:还包括过充电检测电路(9)、过放电检测电路(10)、第一 MOS管(11)和第二 MOS管(12),所述电动车电池(7)的正极与负载(20)正极电连接,所述负载(20)负极与第一 MOS管(11)的源极电连接,所述第一 MOS管(11)的漏极与第二 MOS管(12)的漏极电连接,所述第二 MOS管(12)的源极与电动车电池(7 )的负极电连接,所述过充电检测电路(9 )分别与单体电池电压采集电路(3 )和第一 MOS管(11)的栅极电连接,所述过放电检测电路(10 )分别与单体电池电压采集电路(3)和第二 MOS管(12)的栅极电连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动车电池保护装置,其特征在于:还包括电流传感器(13)、与门电路(14)和过流检测电路(15),所述电流传感器(13)串接于电动车电池(7)与负载(20)之间,所述过放电检测电路(10)和与门电路(14)的第一输入端电连接,所述过流检测电路(15)分别与电流传感器(13)和与门电路(14)的第二输入端电连接,所述与门电路(14)的输出端与第二 MOS管(12)的栅极电连接。
4.根据权利要求3所述的一种电动车电池保护装置,其特征在于:还包括短路检测电路(16),所述短路检测电路(16)分别与电流传感器(13)和与门电路(14)的第三输入端电连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种电动车电池保护装置,其特征在于:所述开关管(5 )为光电親合器,所述光电親合器的一个输入端与中央处理单元(1)电连接,所述光电親合器的另一个输入端接地,所述光电親合器的一个输出端与对应的单体电池(8 )正极电连接,所述光电耦合器的另一个输出端与功率电阻(6)—端电连接,功率电阻(6)另一端与对应的单体电池(8)负极电连接。
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