CN201408813Y - 一种电动摩托车电池 - Google Patents

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李智
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Abstract

本实用新型涉及一种给电动摩托车提供电源的装置，提供了一种电动摩托车电池，包括电池电芯，还包括：输入输出端口，其正极端直接连接到电池电芯的正极而其负极端通过保护执行场效应管连接电池电芯的负极或者其负极端直接连接到电池电芯的负极而其正极端通过保护执行场效应管连接电池电芯的正极；使能端口连接输入输出端口的使能端的使能控制电路，用于根据输入输出端口的使能端信号控制保护执行场效应管导通或关断。本实用新型提供的电池由外部启动后才输出电压，因此消除了因直接输出电压产生的安全隐患。

Description

一种电动摩托车电池
技术领域
本实用新型涉及给电动摩托车提供电源的装置，尤其涉及一种电动摩托车锂电池。
背景技术
现有的电动摩托车供电电源是由铅酸电池组或锂电池粒串联或并联而成的电池组提供。该电池组仅仅经过简单的保护装置后，直接输出电压给电动摩托车电机工作，这样会存在较多安全隐患。因为电动摩托车属于高速的交通工具，所以其所使用的电池组的电压较高，电池功率较大。在多数情况下电动摩托车的电池组的工作电压都超出人体安全电压标准。这样，人体一旦接触到电池组的电压输出端口就会发生危险。而且由于是直接输出电压，所以该电池组在与摩托车首次连接或对电池进行充电时，会在接触瞬间产生打火的现象。这种现象不仅会损伤连接插头，而且对使用者也会构成惊吓，甚至会引发危险。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电动摩托车电池，旨在解决现有技术下电动摩托车电池存在安全隐患的问题。
本实用新型是这样实现的，一种电动摩托车电池，包括电池电芯，还包括：输入输出端口，其正极端直接连接到电池电芯的正极而其负极端通过保护执行场效应管连接电池电芯的负极或者其负极端直接连接到电池电芯的负极而其正极端通过保护执行场效应管连接电池电芯的正极；
使能端口连接输入输出端口的使能端的使能控制电路，用于根据输入输出端口的使能端信号控制保护执行场效应管的导通与关断。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的电池由外界使能后才输出电压，从而避免因直接输出电压产生的安全隐患。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种电动摩托车电池的内部结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型中，在电池的输出端口增加一个使能端口，该使能端口连接使能控制电路，使能控制电路控制电池电芯的总正极或总负极与输出端口的连接或断开，从而使电池仅在使能端口有使能信号时才可以充放电，从而防止了电池直接输出电压带来的安全隐患。
图1示出了本实用新型实施例提供的一种电动摩托车锂电池的内部结构图。为了便于描述，这里只示出了与本实用新型相关的部分。电动摩托车电池包括：由多个电池电芯串联或单个电池电芯形成的电池电芯8，正极端直接连接到电芯模块8的正极而负极端通过保护执行功率场效应管7连接到电池电芯8的负极的输入输出端口9，控制保护执行功率场效应管7的导通和关断的保护集成电路2，保护集成电路2的使能端口连接至输入输出端口9的使能端。
电动摩托车电池连通外界进行充放电的过程如下：由外界通过输入输出端口9的使能端发送使能信号给保护集成电路2；在电动摩托车电池没有发生异常事件的情况下，保护集成电路2根据使能信号控制保护执行功率场效应管7导通，从而使电动摩托车电池可以由输入输出端口输出电压给外界或者接收外界对其充电。在不需要电动摩托车电池输出电压或对其充电时，只要不发送使能信号给输入输出端口9的使能端，电动摩托车电池就不会输出电压。这样就避免了因为电动摩托车电池直接输出电压而产生的安全隐患。
本领域的技术人员可以理解，保护集成电路2可以用其它任意使能控制电路实现，只要该使能控制电路可以实现根据外部输入的使能信号控制保护执行场效应管导通或关断即可。
电动摩托车电池的电池电芯8可以根据实际的需求用一个单节电池电芯或多个单节电池电芯串联实现，这样可以满足电动摩托车的多种电源需要。对应地，电动摩托车电池还包括一电池平衡引出接口1用于在充电时对该串联的多个单节电芯进行平衡充电。
保护集成电路2的电源端可以通过输入输出端口9的使能端控制开关器件与电池电芯的连接或断开。在输入输出端口的使能端信号有效时，保护集成电路便接通电源，在电池处于正常状态下时控制保护执行场效应管7导通。电动摩托车电池的输入输出端口的使能端先连接至识别/限流电阻R1的一端，识别/限流电阻R1的另一端连接第一光电耦合器OP1的光电二极管阳极，光电二极管的阴极连接至输入输出端口的负极端，该第一光电耦合器OP1的光敏三极管的集电极连接电池电芯的正极，光敏三极管的射极连接至保护集成电路2的使能端。
保护集成电路2的使能端与输入输出端口9的使能端之间由识别/限流电阻R1与第一光电耦合器OP1组成的电路，实现外部在使能电池的同时可以通过计算识别/限流电阻R1的阻值来识别电池的类型。具体识别方式如下所述。
在输入输出端口9的使能端EN与负极端P-施加有效的使能电压时，经过识别/限流电阻R1后使第一光电耦合器OP1的发光二极管发光，控制第一光电耦合器OP1的光敏三极管导通，从而使电池保护集成电路2的使能端与电池电芯的正极相接通，电池的保护集成电路2进入正常工作状态。若电池无保护事件发生，保护集成电路2则控制保护执行元件功率场效应管7导通，使外部可以对电池进行充电或放电。在输入输出端口9的使能端EN与负极端P-没有施加电压或施加的电压无效时，第一光电耦合器OP1的光敏三极管截止，电池的保护集成电路2的电源端没接通电源，控制保护执行元件功率场效应管7没有导通，电动摩托车电池不输出电压。
识别/限流电阻R1的阻值范围一般设置从100欧姆至几千欧姆不等，起到限流的作用，以防止损坏光电耦合器。同时，外部的充电设备或用电设备一般使用5V的电压串联约1K欧姆的电阻作为摩托车电池的使能信号；又因为光电耦合器的发光二极管的电压降变化较小，约为1.1V。因此，充电设备可通过测量电池的输入输出端口9的使能端EN与负极端P-的电压VEN来计算R1的阻值，R1＝(VEN-1.1)/((5-VEN)/1)。这样，电池组设定不同的R1阻值对应不同类型的电池，充电设备就可以通过测量电池的输入输出端口9的使能端EN与负极端P-的电压VEN，然后计算得知电池的类型。
本领域的技术人员可以理解，保护执行场效应管7也可以串联在电池电芯8的正极和输入输出端口9的正极端，只要能实现控制电池电压的输入输出即可。
电动摩托车电池还包括：电池电芯的负极与所述保护执行场效应管之间串联的一个电流采样电阻；在保护执行场效应管7串联在电池电芯8的正极和输入输出端口9的正极端时，该电流采样电阻串联在电池电芯的正极与所述保护执行场效应管之间；当然该电流采样电阻还可以是串联在电池电芯的正负极与输入输出端口的正负端之间的任意位置，只要能采样电池电芯充/放电的电流就可。该电流采样电阻串联在保护执行场效应管7前可以方便在电池导通或关断时立即采样，得到更加准确的采样数据。该电流采样电阻串联在电池电芯的负极与输入输出端口的负端之间时，可以便于电路连接。
电量计量集成电路5的电流采样端连接所述电流采样电阻的两端，电量计量集成电路5还通过分压电阻将电池电芯的电压转换成单节电池电芯的电压来获得电池电芯的总电压，电量计量集成电路5用于在电池电芯不工作时对电池电芯自放电进行递减，在电池电芯工作时通过电流采样电阻采样的电流进行电量递减，在电池电芯充电时通过电流采样电阻采样的电流进行电量增加。电量计量集成电路5可以更加准确地计量电池电芯的电量。
电量计量模块5在电动摩托车电池不工作时，电量计模块5工作于休眠模式，静态功耗很低，此时其供电电源可以由最低端的单节电芯供电。电池最低端一节电池电芯通过第三二极管D3连接至电量计量集成电路的电源正极输入端；电量计量集成电路的电源负极输入端连接电池电芯负极。电量计量模块5的消耗的电量对该供电的单节电芯的影响可以忽略。当电动摩托车电池正常工作时，输入输出端口9的使能端EN或通信电源输入端VCC被接至有效电平，第一光电耦合器OP1或第二光电耦合器OP2的光敏三极管导通，电池电芯8的正极通过第一二极管D1或第二二极管D2加至第一低压差稳压电路模块3，第一低压差稳压电路模块3通过第四二级管D4连接电量计量模块5的电源正极输入端。由于第一低压差稳压电路模块3设定的输出电压比单节电芯的电压要高，第四二极管D4导通，第三二极管D3截止，因此正常工作时电量计量模块5改由第一低压差稳压电路模块3供电。
电量计量模块5的通讯地端为电池电芯负极，外部与电池的通讯的接地端为输入输出端口9的负极端P-。当保护执行元件功率场效应管7截止时，电量计模块5的通讯地端和外部与电池的通讯的接地端被隔断，通讯时将会出现异常。数字隔离集成电路模块6电路可以把通讯的接地端转换成输入输出端口9的负极端P-，从而保证电池与外界的正常通信。数字隔离集成电路模块6的输入端的接地端GND1与通讯端对应连接电量计模块输出端的接地端及通信端；数字隔离集成电路模块6的输入端的电源端VCC1连接到第一低压差稳压电路模块3的输出端；数字隔离集成电路模块6的输出端的接地端GND2、电源端及通讯端对应连接输入输出端口9的负极端P-、通信电源输入端及通信端COMM。第二低压差稳压电路模块4把输入输出端口的通讯电源输入端VCC电压稳压后，给数字隔离集成电路模块6输出端的电源端VCC2供电，这样数字隔离集成电路模块6的电压更加稳定。数字隔离集成电路模块6的电源端VCC1与VCC2仅在输入输出端口9的使能端或通信电源输入端信号有效时才导通，也即均是在电路工作的时候才供电，这就减少了电动摩托车电池的静态功耗。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种电动摩托车电池，包括电池电芯，其特征在于，所述电动摩托车电池还包括：输入输出端口，其正极端直接连接到电池电芯的正极而其负极端通过保护执行场效应管连接电池电芯的负极或者其负极端直接连接到电池电芯的负极而其正极端通过保护执行场效应管连接电池电芯的正极；
输入输出端口的使能端连接到电池内部的使能电路，用于根据外部输入的使能信号控制保护执行场效应管导通或关断。
2、如权利要求1所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述电池电芯由多个单节电池电芯串联构成；所述电动摩托车电池还包括一电池平衡引出接口，用于在充电时对串联的多个单节电池电压进行平衡，从而保持各个电芯容量的一致性。
3、如权利要求1所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述电池内部的使能电路是保护集成电路，所述保护集成电路的电源端是通过输入输出端口的使能端控制的开关器件与所述电池电芯的正负极连接。
4、如权利要求1所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述输入输出端口的使能端先连接至识别/限流电阻的一端，识别/限流电阻的另一端连接第一光电耦合器的光电二极管阳极，所述光电二极管的阴极连接至输入输出端口的负极端，所述第一光电耦合器的开关三极管的集电极连接输入输出端口的正极端，所述开关三极管的射极连接至保护集成电路的使能端。
5、如权利要求1至4任一权利要求所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述电动摩托车电池还包括：
所述电池电芯的负极与所述保护执行场效应管之间串联有一个电流采样电阻，或所述电池电芯的负极与所述输入输出端口的负极端有一个电流采样电阻，用于采样电池充/放电的电流；
电量计量集成电路的电流采样端连接所述电流采样电阻两端，电量计量集成电路还通过分压电阻将电池电芯的电压转换成单节电池电芯的电压来获得电池电芯的总电压，所述电量计量集成电路用于在电池电芯不工作时对电池电芯自放电进行递减，在电池电芯工作时通过电流采样电阻采样的电流进行电量递减，在电池电芯充电时通过电流采样电阻采样的电流进行电量增加。
6、如权利要求5所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述电池电芯最低端一节正极通过第三二极管连接至电量计量集成电路的电源正极输入端；
电池电芯正极先通过由所述输入输出端口的使能端控制的开关器件连接到第一低压差稳压电路模块，再经所述第一低压差稳压电路模块通过第四二极管连接到电量计量集成电路的电源正极输入端；
电量计量集成电路的电源负极输入端连接电池电芯负极。
7、如权利要求6所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述电量计量集成电路的通信端与所述输入输出端口的通信端之间连接有一数字隔离集成电路模块；
所述数字隔离集成电路模块的输入端的通信接口和接地端口对应连接至所述电量计量集成电路输出端的通信端和接地端，所述数字隔离集成电路模块的输入端的电源端连接到第一低压差稳压电路模块的输出端；所述数字隔离集成电路模块的输出端的通信接口和电源接口对应连接到所述输入输出端口的通信端和通信电源输入端；
所述通过一第四二极管连接到所述电量计量集成电路的电源输入端的第一低压差稳压电路模块的正极输入端，还通过由所述输入输出端口的通信电源输入端控制的开关器件连接到所述电池电芯的正极。
8、如权利要求6所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述电池电芯先通过一由所述输入输出端口的使能端控制的开关器件连接到第一低压差稳压电路模块具体为：
所述输入输出端口的使能端先连接至识别/限流电阻的一端，识别/限流电阻的另一端连接第一光电耦合器的光电二极管阳极，所述光电二极管的阴极连接至输入输出端口的负极端，所述第一光电耦合器的光敏三极管的集电极连接输入输出端口的正极端，所述光敏三极管的射极连接至保护集成电路的使能端，所述光敏三极管的射极还通过一二极管连接到第一低压差稳压电路模块的正极输入端。
9、如权利要求7所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述输出端口的通信电源输入端控制的开关器件为第二光电耦合器，所述第二光电耦合器输入端发光二极管的正极和负极对应连接所述输入输出端口的通信电源输入端和负极端，所述光电耦合器输出端的光敏三极管的集电极接电池电芯的正极，所述光敏三极管的发射极通过第三二极管连接第一低压差稳压电路模块。
10、如权利要求7所述的电动摩托车电池，其特征在于，所述数字隔离集成电路模块的输出端电源接口与所述输入输出端口的通信电源输入端之间连接有第二低压差稳压电路模块，所述数字隔离集成电路模块和低压差稳压电路模块的接地端均连接所述输入输出端口的接地端。
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