[發明專利]多串大功率鋰電池控制板

有效

• 申請號: 201110007352.6
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102593795A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 吳祖榆
• 申請（專利權）人: 天宇通訊科技（昆山）有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18;H02J7/00
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

技術領域

本發明涉及一種電池控制板，尤其是一種多串大功率鋰電池控制板。

背景技術

鋰離子電池在使用過程中容易出現一些異常，如過充、過放現象；如果出現過充，電池會鼓脹，嚴重時可能會起火或爆炸；如果出現過放電，輕則縮短電池使用壽命，重則徹底喪失充放電功能使電池永久失效。目前的鋰離子電池有配合過充、過放保護電路的，僅在過放后切斷電池向負載的供電，但在使用過程中出現其他問題時沒有任何警示，不利于電池質量的改善。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種多串大功率鋰電池控制板，可適用于大功率鋰電池組，實時監測電池組工作狀況，在電池工作異常時切斷負載并及時報警。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種多串大功率鋰電池控制板，包括單片機控制模塊、均衡電路、電池管理模塊和LCD顯示模塊；單片機控制模塊的電壓偵測端連接電池組的正極，且單片機控制模塊通過均衡電路連接電池組的負極；該電池管理模塊傳信于單片機控制模塊；該電池管理模塊的電池溫度偵測端通過第一熱敏電阻連接電池組的負極，且其控制板溫度偵測端通過第二熱敏電阻連接電池組的負極；該電池管理模塊的電流偵測端同時連接電阻兩端，電池組正極連接充放電共用正極連接端，電池組負極依次通過電阻、第一場效應管連接放電負極連接端后再通過第二場效應管連接充電負極連接端；所述單片機控制模塊的放電控制端控制第一場效應管通斷，且其充電控制端控制第二場效應管通斷；該LCD顯示模塊受控連接于單片機控制模塊上。

作為本發明的進一步改進，該鋰電池控制板還包括有存儲芯片，該存儲芯片連接單片機控制模塊的數據輸出端，且該存儲芯片連接一I²C傳輸接口。

作為本發明的進一步改進，該鋰電池控制板還包括有保險絲，所述電池組的正極通過該保險絲連接充放電共用正極連接端。

多串大功率鋰電池控制板具有電池充放電保護、電量精確計量、電芯均衡、數據傳輸等多種功能；適用于電動自行車、電動摩托車、電動工具等多種場合，具有保護安全性能高、輸出功率大、使用功能多、電池使用壽命長等特點。

本發明的主要功能和原理介紹如下：

1.充電保護：在電池組充電過程中，單片機控制模塊對每顆電芯進行電壓偵測，將電壓模擬信號通過A/D轉換為數字信號，與設定的過充保護點進行比對，當任一顆電芯電壓高于過充保護值時，且延遲時間超過過充延遲時間，單片機控制模塊控制關閉第二場效應管，充電停止。

2.放電保護：在電池組放電過程中，單片機控制模塊對每顆電芯進行電壓偵測，將電壓模擬信號通過A/D轉換為數字信號，與設定的過放保護點進行比對，當任一顆電芯電壓低于過放保護值時，且延遲時間超過過放延遲時間，單片機控制模塊控制關閉第一場效應管，放電停止。

3.過電流/短路保護：在電池組充放電過程中，電池管理模塊偵測電阻兩端電壓，并將電壓信號通過A/D轉換為數字信號存放在其指定地址寄存器中，單片機控制模塊通過I²C通訊協議讀取相關寄存器數據獲取電流信息；當出現異常導致負載電流過大或短路時，單片機控制模塊控制切斷第一、二場效應管，充放電截止。

4.過溫度保護：第一、二熱敏電阻分別偵測控制板和電芯的溫度，第一、二熱敏電阻的阻值隨溫度的增高成一定比率的下降；電池管理模塊通過偵測第一、二熱敏電阻的電壓計算出溫度，存放在其指定地址寄存器中；單片機控制模塊通過I²C通訊協議讀取相關寄存器數據獲取溫度信息，若控制板或電池組溫度高于設定值，則單片機控制模塊控制關閉第一、二場效應管，充放電截止。

5.容量偵測：電池管理芯片通過充放電電流和充放電時間計量電池容量：充電時，容量增加，放電時，容量降低；并根據放電電流倍率，溫度系數做補償；容量數據存儲在其指定地址寄存器中，單片機控制模塊通過I²C通訊協議讀取相關寄存器數據，獲取容量信息。

6.電芯均衡：電池組在充電過程中，單片機控制模塊實時偵測每顆電芯電壓，當電芯間最大壓差超出設定值時，單片機控制模塊控制電阻與該電壓高的電芯并聯分流，實現電芯電壓高的充電電流小于電芯電壓低的充電電流，以此實現均衡效果。

7.LCD顯示：單片機控制模塊傳輸數據給LCD顯示模塊，顯示電池容量、電壓、溫度、電流、均衡性等數據。