专利名称：一种动力型多串锂电池控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动力型电池控制系统，更具体地说指一种能对多达120节锂 电池进行充电放电控制的系统，实现对每节锂电池的平衡充电放电。
背景技术：
在大功率动力产品(电动自行车、大电钻、动力汽车等)中，由于锂电池本身也有 一些缺点，对充放电压要求苛刻，充电电压不能过高，放电电压不能过低，否则电池都将永 久性损坏，要求锂电电池组充电过程中电池电压须保持一致，另外电池组电压使用中会出 现不均衡，此时需要对电池组做均衡处理。现有技术中出现的电池组的数量十分地有限，多 串电池的总电压48V以下，很少能达到三四百伏的电压，其主要是现有技术中大多出现的 是非锂电的动力电池，过多数量电池的串联会导致电池组的重量过大；如若采用锂电池，则 电池组的电池数量相当地高。则由于现有技术对电池的充放电控制技术有限，对多达上百 颗的电池同时进行均衡充放电的控制技术未得到很好地解决。基于上述技术的缺陷，本发明人开发出来一种利用微控制器(单片机)作为对每 个单节电池进行平衡充放电控制的多串锂电池控制系统，利用各个微控制器与处理器之间 的通讯实现各个电池之间的平衡充放电。
实用新型内容本实用新型的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种利用微控制器(单片 机)作为对每个单节电池进行平衡充放电控制的多串锂电池控制系统，利用各个微控制器 与处理器之间的通讯实现各个电池之间的平衡充放电。本实用新型的技术内容为一种动力型多串锂电池控制系统，其特征包括主控制 板和与主控制板电性联接的锂电池组，所述的主控制板包括电源模块、与电源模块联接的 处理器、与处理器联接的MOS管电路、与锂电池组联接的电池接口，所述的MOS管电路联接 有充电口、输出口及前述的电池接口，所述的充电口与外部的充电器联接，所述的输出口与 外部的电动设备联接；所述的锂电池组包括多个串联的单体电池组件；所述的单节电池组 件包括单节电池与单节电池并联的平衡电路，及用于检测单节电池电压的微控制器，所述 的微控制器设有与平衡电路联接的控制端、与主控制板的处理器通讯联接的通讯端。其进一步技术内容为所述的主控制板上还设有与处理器联接的用于单节电池过 流保护的保护电路，所述保护电路的检测端与锂电池组的任一单节电池联接。其进一步技术内容为所述单体电池组件还包括用于联接微控制器与处理器的光 華禹。其进一步技术内容为所述的光耦包括发送光耦和接收光耦。其进一步技术内容为所述的MOS管电路包括用于联接充电口与电池接口的充电 MOS管电路和用于联接电池接口与输出口的放电MOS管电路。其进一步技术内容为所述的单节电池为铁锂电池。[0011]其进一步技术内容为所述的单体电池组件为4 120个。其进一步技术内容为所述的微控制器为HT46R51型芯片。其进一步技术内容为所述的处理器为HT45R53型芯片。其进一步技术内容为所述的充电MOS管电路和放电MOS管电路均设有二个并联 的 IXEN6CM120/D1 型 MOS 管器件。本实用新型与现有技术相比的有益效果是本实用新型对每个单节电池设有一个 检测单元，每个检测单元利用MOS管进行均衡充放电，利用微控制器与处理器之间的通讯 实现均衡充放电的控制，由于每节电池的电压均衡，故此可以利用对任一单节电池的电流 检测，即可实现对所有电池过充过放的保护。从而能实现对多达120节的电池组实现均衡 充电放电控制和保护，以此通过多个锂电池的串联，实现高电压大电流的移动电源，为动力 型的电动设备提供大容量的移动电源。本实用新型可以用于各种电动设备，具有极好的应 用前景。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型一种动力型多串锂电池控制系统具体实施例的方框结构示意
图2为图1所示具体实施例的主电路连接示意图； 图3为图1所示具体实施例的单节电池组件电路原理图； 图4为图1所示具体实施例的主控制板电路原理图。 附图标记说明
1主控制板11 12处理器13 131充电MOS管电路 132 14电池接口15 16输出口17
2锂电池组20 21单节电池22 23微控制器24
电源模块 MOS管电路 放电MOS管电路 充电口 保护电路 单体电池组件 平衡电路 光耦
具体实施方式
为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技 术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。如图1至图4所示，本实用新型一种动力型多串锂电池控制系统，包括主控制板1 和与主控制板1电性联接的锂电池组2，主控制板1包括电源模块11、与电源模块11联接 的处理器12、与处理器12联接的MOS管电路13、与锂电池组2联接的电池接口 14。其中电 源模块11的电源取自锂电池组的电源，通过LM2575型稳压芯片为主控制板提供5v的稳压 电源，在电源模块中设有启动按钮Si。MOS管电路13联接有充电口 15、输出口 16及前述的 电池接口 14，充电口 15与外部的充电器联接，输出口 16与外部的电动设备(比如电动自行车、汽车、电钻等)联接；锂电池组2包括多个串联的单体电池组件20 (即单节电池的检测 单元)；单节电池组件20包括单节电池21与单节电池21并联的平衡电路22，及用于检测 单节电池21电压的微控制器23，微控制器23设有与平衡电路22联接的控制端、与主控制 板1的处理器12通讯联接的通讯端。每个单体电池组件中的微控制器检测到电池电压，将 电压信号通过通讯端发送至处理器，处理器将接收到的各个单体电池组件的电压信号相进 行相互比较，对有差值(超过设定的差值)的电池进行均衡充电放电控制，将最高电压的电 池通过MOS管的导通，用热损耗电阻R7进行放电平衡，直至各个电池的电压差值低于设定 值(比如30mv)。主控制板1上还设有与处理器12联接的用于单节电池过流保护的保护电 路17，保护电路17的检测端与锂电池组2的任一单节电池联接(因为所有电池的电压是均 衡的，所以可以通过对单一电池的电流检测，实现对锂电池组的所有电池的过流保护)。单 体电池组件21还包括用于联接微控制器23与处理器12的光耦24。光耦24包括发送光 耦(如图3中的Ul)和接收光耦(如图3中的U2)。MOS管电路13包括用于联接充电口 15 与电池接口 14的充电MOS管电路131和用于联接电池接口 14与输出口 16的放电MOS管 电路132。单节电池21为铁锂电池，电压为3. 2V，本实施例中，单节电池的数量为120个， 锂电池组的总输出电压为384V，可以直接驱动直流电源型动力设备，也可以通过增设逆变 电路，去驱动380V的交流电设备。在本实施例中，微控制器采用HT46R51型芯片；处理器 采用HT45R53型芯片；充电MOS管电路和放电MOS管电路均是采用二个并联的MOS管器件 (IXEN60N120/D1型，电流100A)。其中单体电池组件的平衡电路包括9926型MOS管，和与 之串联的电阻R7 (起热损耗作用，功率10W)。主控制板上设有充放电的指示灯LED1、LED2、 LED3。以下是对每节电池进行放电、充电保护和均衡充电的详细说明1、放电保护A、当每节电池电压低于2. OV士0. OlV时，控制器会在100MS内自动关断电池输出， 此时输出回路锁定，负载两端电压为零，要解除锁定状态，须将负载断开并将负载地和电池 地短路，或者插入充电器进行充电至少IS方可以解除。B、当所有电池总电压低于20V士0. IOV(例如10节电池)，控制器会在IS内关断电 池输出，此时输出回路锁定，解除方法同A。C、当放电电流超过200A时，控制器会在IMS内关断电池输出并进入过流保护状 态，此时输出回路锁定，解除方法同A。D、短路保护与过流保护基本相同，不同之处是关断时间在IOUS内，解除办法相 同。2、充电保护A、当每节电池电压高于3.65V士0.030V时，控制器会在IS内关断充电器输入，此 时输入回路锁定，要解除锁定状态，将充电器拔掉并至少等待IOS内可以解除。B、当所有电池总电压高于36. 5V士0. 30V(例10节电池)时，控制器会在IS内关 断充电器输入，此时输入回路锁定，解除方法同A。 C、当充电电流超过200A时，控制器会在IMS内关断充电器输入并进入过流保护状 态，此时输入回路锁定，解除方法同A。 D、充电进入保护后，控制器将检测电池电压，当电压低于保护电压一定值后会自动解除锁定状态，此时如果充电器没有拔掉将进入充电状态；如果充电器拔掉将进入待机 状态。3、均衡充电为了充分利用锂电电池包能量，发挥电池最大效能，必须要考虑电池的均衡，最终 能够使电池的容电一致，目前电池均衡方法主要有两种，能量的传递转移均衡和热损耗均 衡，本控制系统使用热能损耗型，本控制系统当开始充电时，均充控制程序(控制模式设于 处理器内)就运行，将所有电池电压比较，如果最高电池电压与最低电池电压的差值大于 30MV，高电压电池均衡电路的MOS开关打开，否则均衡条件不满足，关闭均衡；依次类推次 高电池与最低电池电压比较，差值大于30MV，打开次高电池均衡开关，否则均衡比较结束。 充放电保护板本机待机静态功耗约< 100UA。要控制系统可使用于12V-380V的电动自行 车、电动汽车及多串锂电池控制的产品(如大电钻、电动升降机等)中。综上所述，本实用新型对每个单节电池设有一个检测单元，每个检测单元利用MOS 管进行均衡充放电，利用微控制器与处理器之间的通讯实现均衡充放电的控制，由于每节 电池的电压均衡，故此可以利用对任一单节电池的电流检测，即可实现对所有电池过充过 放的保护。从而能实现对多达120节的电池组实现均衡充电放电控制和保护，以此通过多 个锂电池的串联，实现高电压大电流的移动电源，为动力型的电动设备提供大容量的移动 电源。本实用新型可以用于各种电动设备，具有极好的应用前景。以上所述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理 解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创 造，均受本实用新型的保护。
权利要求一种动力型多串锂电池控制系统，其特征包括主控制板和与主控制板电性联接的锂电池组，所述的主控制板包括电源模块、与电源模块联接的处理器、与处理器联接的MOS管电路、与锂电池组联接的电池接口，所述的MOS管电路联接有充电口、输出口及前述的电池接口，所述的充电口与外部的充电器联接，所述的输出口与外部的电动设备联接；所述的锂电池组包括多个串联的单体电池组件；所述的单节电池组件包括单节电池与单节电池并联的平衡电路，及用于检测单节电池电压的微控制器，所述的微控制器设有与平衡电路联接的控制端、与主控制板的处理器通讯联接的通讯端。
2.根据权利要求1所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的主控制 板上还设有与处理器联接的用于单节电池过流保护的保护电路，所述保护电路的检测端与 锂电池组的任一单节电池联接。
3.根据权利要求2所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述单体电池 组件还包括用于联接微控制器与处理器的光耦。
4.根据权利要求3所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的光耦包 括发送光耦和接收光耦。
5.根据权利要求4所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的MOS管 电路包括用于联接充电口与电池接口的充电MOS管电路和用于联接电池接口与输出口的 放电MOS管电路。
6.根据权利要求5所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的单节电 池为铁锂电池。
7.根据权利要求6所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的单体电 池组件为4 120个。
8.根据权利要求7所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的微控制 器为HT46R51型芯片。
9.根据权利要求8所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的处理器 为HT45R53型芯片。
10.根据权利要求9所述的一种动力型多串锂电池控制系统，其特征在于所述的充电 MOS管电路和放电MOS管电路均设有二个并联的IXEN60N120/D1型MOS管器件。
专利摘要本实用新型公开了一种动力型多串锂电池控制系统，包括主控制板和与主控制板电性联接的锂电池组，主控制板包括电源模块、与电源模块联接的处理器、与处理器联接的MOS管电路、与锂电池组联接的电池接口，MOS管电路联接有充电口、输出口及前述的电池接口，充电口与外部的充电器联接，输出口与外部的电动设备联接；锂电池组包括多个串联的单体电池组件；单节电池组件包括单节电池与单节电池并联的平衡电路，及用于检测单节电池电压的微控制器。本实用新型能实现对多达120节的电池组实现均衡充电放电控制和保护，实现高电压大电流的移动电源，为动力型的电动设备提供大容量的移动电源，可以用于电动自行车、电动汽车等各种大功率电动设备。
文档编号H02J7/00GK201766397SQ20102054082
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者杨德军 申请人:深圳市力铸科技有限公司