專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池保護(hù)電路，特別涉及一種電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
目前，很多公司研制出各種不同參數(shù)的鋰離子電池保護(hù)集成電路芯片，采用芯片構(gòu)成的鋰離子電池保護(hù)板已成功應(yīng)用在鋰離子電源產(chǎn)品中。有效地防止電池組在使用過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)充電或過(guò)放電狀態(tài)、保證電池的安全性和避免出現(xiàn)電性能惡化現(xiàn)象。
現(xiàn)有技術(shù)中，保護(hù)電路所采用的是被動(dòng)控制技術(shù)，即在充電過(guò)程中，當(dāng)電池組中有任何一只單體電池的充電電壓超過(guò)鋰電池允許的最大值，切斷充電回路；在放電過(guò)程中，當(dāng)電池組中有任何一只單體電池的放電電壓低于鋰電池允許的最低電壓時(shí)，切斷放電回路。不能根據(jù)單體電池的性能差異對(duì)電池的充電進(jìn)行有效的控制。由于單體電池性能參數(shù)上的差異，電池組的串聯(lián)數(shù)越大，電池組的壽命越低。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種既能提供放電保護(hù)，同時(shí)又能提供充電保護(hù)，并且確保每一只單體電池都能充電到滿(mǎn)電狀態(tài)的電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路。
本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路，包括放電保護(hù)電路和充電線(xiàn)路，所述電池組由若干只單體電池串聯(lián)構(gòu)成，每只單體電池正負(fù)極兩端分別連接單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路和充電線(xiàn)路，每只單體電池上單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路由一個(gè)型號(hào)為FS32集成芯片、一個(gè)光耦器件、一個(gè)2N700型MOSFET管、兩個(gè)電阻和一個(gè)電容器構(gòu)成；每只單體電池上的充電線(xiàn)路由一個(gè)型號(hào)為NCP1200AP60集成芯片、一個(gè)PC8172光耦器件、一個(gè)IRF640型MOSFET管、一個(gè)CA358放大器、一個(gè)變壓器、兩個(gè)電感、兩個(gè)可控硅、七個(gè)二極管、七個(gè)電容器和11個(gè)電阻構(gòu)成，其連接關(guān)系如下所述放電保護(hù)電路集成芯片F(xiàn)S32的1腳與MOSFET管的柵極連接；MOSFET管漏極D與光耦器件的1腳連接；MOSFET管源極S一方面串接電阻R2后與單體電池的負(fù)極相接，另一方面與光耦的2腳連接；每只單體電池的負(fù)極與集成芯片F(xiàn)S32的6腳相接；單體電池的正極與串接電阻R1后與集成芯片F(xiàn)S32的5腳相接；電容C跨接在集成芯片F(xiàn)S32的5腳與6腳之間；光耦器件的4腳連接下一單體電池光耦器件的3腳，光耦器件的3腳連接上一單體電池光耦器件的4腳；電池組正極與高端光耦器件的3腳連接；電池組負(fù)極與總MOS開(kāi)關(guān)管的源極連接。
充電保護(hù)電路輸入DC+與電感L1串接后與集成芯片NCP1200AP60的8腳連接；集成芯片NCP1200AP60的8腳與開(kāi)關(guān)變壓器T1、電容器C1正極連接；集成芯片NCP1200AP60的6腳與電容器C2的正極連接；集成芯片NCP1200AP60的4腳、光耦器件U3的3腳和輸入DC-一起并接在一起；NCP1200AP60的2、3腳之間跨接電容C6；NCP1200AP60的2腳與光耦的4腳連接；NCP1200AP60的3、4腳之間跨接電阻Rs；變壓器T1的1、2腳之間跨接二極管D1接地；MOS管的柵極G與NCP1200AP60的5腳連接；MOS管的漏極D與開(kāi)關(guān)變壓器的2腳連接；MOS管的源極S與NCP1200AP60的3腳連接；開(kāi)關(guān)變壓器的3腳與D2、D3的陽(yáng)極連接；開(kāi)關(guān)變壓器的4腳與D4、D5的陽(yáng)極連接；D2、D3、D4、D5的陰極并接后串接電感L2與單體電池的正極連接；開(kāi)關(guān)變壓器的4腳串接限流電阻Rs后與單體電池的負(fù)極連接；單體電池負(fù)極通過(guò)U5，電阻R5、R6、R7、R8分別連接放大器U9A的2、3腳，通過(guò)U4、變阻器Rd、兩個(gè)串聯(lián)電阻R9、R10與電池正極形成回路。
本實(shí)用新型還可以采取如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)所述電池組由10只單體電池串聯(lián)為一體；所述電池組除首尾單體電池外的單體電池從正極到負(fù)極間依次連接的電路相同；并且前一單體電池的負(fù)極引出線(xiàn)與相鄰單體電池正極引出線(xiàn)為同一連線(xiàn)。
本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是當(dāng)電池組中某一只單體電池的放電電壓達(dá)到控制終壓時(shí)，電路切斷電池組放電回路，保證了充電保護(hù)板及電池組的可靠性，有效地提高電池組的性能和壽命，特別適用于電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子電池組中。


附圖1為電池組放電控制線(xiàn)路示意圖；附圖2為單體電池充電控制電路圖；附圖3為鋰離子電池組充放電保護(hù)電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路，包括放電保護(hù)電路和充電線(xiàn)路，所述電池組由10只單體電池串聯(lián)構(gòu)成，所述10只單體電池中每只單體電池正負(fù)極兩端分別連接單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路和充電線(xiàn)路，所述每只單體電池上單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路由一個(gè)型號(hào)為FS32集成芯片、一個(gè)光耦器件、一個(gè)2N700型MOSFET管、兩個(gè)電阻和一個(gè)電容器構(gòu)成；所述任一單體電池上的充電線(xiàn)路由一個(gè)型號(hào)為NCP1200AP60集成芯片、一個(gè)PC8172光耦器件、一個(gè)IRF640型MOSFET管、一個(gè)CA358放大器、一個(gè)變壓器、兩個(gè)電感、兩個(gè)可控硅、七個(gè)二極管、七個(gè)電容器和11個(gè)電阻構(gòu)成，其連接關(guān)系是放電保護(hù)電路的接法如下集成芯片F(xiàn)S32的1腳與MOSFET管的柵極連接；MOSFET管漏極D與光耦器件的1腳連接；MOSFET管源極S一方面串接電阻R2后與單體電池的負(fù)極相接，另一方面與光耦的2腳連接；每只單體電池的負(fù)極與集成芯片F(xiàn)S32的6腳相接；單體電池的正極與串接電阻R1后與集成芯片F(xiàn)S32的5腳相接；電容C跨接在集成芯片F(xiàn)S32的5腳與6腳之間；光耦器件的4腳連接下一單體電池光耦器件的3腳，光耦器件的3腳連接上一單體電池光耦器件的4腳；電池組正極與高端光耦器件的3腳連接；電池組負(fù)極與總MOS開(kāi)關(guān)管的源極連接。
充電保護(hù)電路的接法如下輸入DC+與電感L1串接后與集成芯片NCP1200AP60的8腳連接；集成芯片NCP1200AP60的8腳與開(kāi)關(guān)變壓器T1、電容器C1正極連接；集成芯片NCP1200AP60的6腳與電容器C2的正極連接；集成芯片NCP1200AP60的4腳、光耦器件U3的3腳和輸入DC-一起并接在一起；NCP1200AP60的2、3腳之間跨接電容C6；NCP1200AP60的2腳與光耦的4腳連接；NCP1200AP60的3、4腳之間跨接電阻Rs；變壓器T1的1、2腳之間跨接二極管D1接地；MOS管的柵極G與NCP1200AP60的5腳連接；MOS管的漏極D與開(kāi)關(guān)變壓器的2腳連接；MOS管的源極S與NCP1200AP60的3腳連接；開(kāi)關(guān)變壓器的3腳與D2、D3的陽(yáng)極連接；開(kāi)關(guān)變壓器的4腳與D4、D5的陽(yáng)極連接；D2、D3、D4、D5的陰極并接后串接電感L2與單體電池的正極連接；開(kāi)關(guān)變壓器的4腳串接限流電阻Rs后與單體電池的負(fù)極連接；單體電池負(fù)極通過(guò)U5，電阻R5、R6、R7、R8分別連接放大器U9A的2、3腳，通過(guò)U4、變阻器Rd、兩個(gè)串聯(lián)電阻R9、R10與電池正極形成回路。
放電保護(hù)的焊接和測(cè)試為確保電池組的安全性，必須確保放電保護(hù)板能夠可靠工作；由于采用專(zhuān)用的單節(jié)鋰離子電池保護(hù)芯片，芯片的性能參數(shù)比較成熟穩(wěn)定，因此主要從PCB板設(shè)計(jì)、焊接工藝、檢測(cè)手段上來(lái)保證；采用貼裝元件，并由機(jī)器焊接，所有線(xiàn)路板先焊接保護(hù)部分，并經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后再焊接充電部分，整個(gè)線(xiàn)路板必須經(jīng)過(guò)24小時(shí)老化后再進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試單體保護(hù)電壓值為2.25V±0.025V。電池組的放電保護(hù)電路由單節(jié)鋰離子電池保護(hù)芯片和MOSFET管構(gòu)成。當(dāng)單體電池的放電電壓降低到2.50V±50mV時(shí)或過(guò)電流時(shí)，芯片1腳由高電位跳變?yōu)榈碗娢?，該信?hào)經(jīng)光耦器件隔離后，驅(qū)動(dòng)放電回路中的場(chǎng)效應(yīng)管，從而切斷總放電回路。
充電轉(zhuǎn)換線(xiàn)路的焊接和測(cè)試經(jīng)放電檢測(cè)合格的電路板，焊接充電轉(zhuǎn)換部分電路的元器件，并經(jīng)過(guò)24小時(shí)老化后進(jìn)行轉(zhuǎn)換測(cè)試，測(cè)試充電切換時(shí)的電壓值4.25V±0.025V。充電控制部分采用由芯片NCP1200構(gòu)成10路DC-DC充電回路，開(kāi)關(guān)頻率為60KHz，線(xiàn)路板采用貼片式設(shè)計(jì)，從而縮小體積，提高可靠性，減少發(fā)熱量。充電方式采用恒流-恒壓模式，充電電流為1A，充電終壓為4.20V～4.25V。
單體充電線(xiàn)路的焊接經(jīng)上述測(cè)試合格的電路板，焊接10路單體充電電路的元器件，并經(jīng)過(guò)24小時(shí)老化后進(jìn)行轉(zhuǎn)換測(cè)試。測(cè)試單路充電的電壓值為4.25V±0.025V，充電電流值為1.0A±0.01A。
在放電過(guò)程中，該電路采用10只集成芯片用以檢測(cè)每一只鋰離子電池的電壓，當(dāng)電池組中任何一只單體電池放電電壓達(dá)到設(shè)定閥值時(shí)，將功率N溝道MOSFET的柵極置于低電位，切斷放電回路，對(duì)電池組起到保護(hù)功能。為了有效地減少充電過(guò)程中的發(fā)熱量，電池組在充電初期采取整組電池組充電的控制模式，當(dāng)電池組中有某一只單體電池的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，切換整組電池組充電的充電回路，接上單體電池充電的控制回路，電池組進(jìn)一步充電，直至每一只單體電池都充電到4.20V±0.025V(或4.25V±0.025V)為止。
充電過(guò)程中，該電路采用10路DC/DC充電回路，對(duì)每一只鋰離子電池實(shí)施精確的恒流-恒壓充電控制，確保充電結(jié)束時(shí)，每一只鋰離子電池都能達(dá)到最佳的荷電狀態(tài)，從而有效地提高電池組的性能和壽命。
為滿(mǎn)足電動(dòng)自行車(chē)電源的實(shí)際工作環(huán)境要求，將線(xiàn)路板經(jīng)過(guò)噴漆防水處理后，密封在阻燃的塑料殼后，整個(gè)電動(dòng)車(chē)鋰電池專(zhuān)用充電及保護(hù)板安裝在電池組殼體內(nèi)。
權(quán)利要求1.電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路，包括多組單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路和充電保護(hù)電路構(gòu)成，所述單獨(dú)控制放電保護(hù)電路由一個(gè)集成芯片F(xiàn)S32、一個(gè)光耦器件、一個(gè)2N700型MOSFET管、兩個(gè)電阻和一個(gè)電容器構(gòu)成；所述單獨(dú)控制充電線(xiàn)路由一個(gè)集成芯片NCP1200AP60、一個(gè)PC8172光耦器件、一個(gè)IRF640型MOSFET管、一個(gè)CA358放大器、一個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器、兩個(gè)電感、兩個(gè)可控硅、七個(gè)二極管、七個(gè)電容器和11個(gè)電阻構(gòu)成；鋰離子電池組由若干只單體電池串聯(lián)構(gòu)成，每只單體電池正負(fù)極兩端分別連接單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路和充電保護(hù)電路，其特征在于所述放電保護(hù)電路的接法如下集成芯片F(xiàn)S32的1腳與MOSFET管的柵極連接；MOSFET管漏極D與光耦器件的1腳連接；MOSFET管源極S一方面串接電阻R2后與單體電池的負(fù)極相接，另一方面與光耦的2腳連接；每只單體電池的負(fù)極與集成芯片F(xiàn)S32的6腳相接；單體電池的正極與串接電阻R1后與集成芯片F(xiàn)S32的5腳相接；電容C跨接在集成芯片F(xiàn)S32的5腳與6腳之間；光耦器件的4腳連接下一單體電池光耦器件的3腳，光耦器件的3腳連接上一單體電池光耦器件的4腳；電池組正極與高端光耦器件的3腳連接；電池組負(fù)極與總MOS開(kāi)關(guān)管的源極連接。所述充電保護(hù)電路的接法如下輸入DC+與電感L1串接后與集成芯片NCP1200AP60的8腳連接；集成芯片NCP1200AP60的8腳與開(kāi)關(guān)變壓器T1、電容器C1正極連接；集成芯片NCP1200AP60的6腳與電容器C2的正極連接；集成芯片NCP1200AP60的4腳、光耦器件U3的3腳和輸入DC-一起并接在一起；NCP1200AP60的2、3腳之間跨接電容C6；NCP1200AP60的2腳與光耦的4腳連接；NCP1200AP60的3、4腳之間跨接電阻Rs；變壓器T1的1、2腳之間跨接二極管D1接地；MOS管的柵極G與NCP1200AP60的5腳連接；MOS管的漏極D與開(kāi)關(guān)變壓器的2腳連接；MOS管的源極S與NCP1200AP60的3腳連接；開(kāi)關(guān)變壓器的3腳與D2、D3的陽(yáng)極連接；開(kāi)關(guān)變壓器的4腳與D4、D5的陽(yáng)極連接；D2、D3、D4、D5的陰極并接后串接電感L2與單體電池的正極連接；開(kāi)關(guān)變壓器的4腳串接限流電阻Rs后與單體電池的負(fù)極連接；單體電池負(fù)極通過(guò)U5，電阻R5、R6、R7、R8分別連接放大器U9A的2、3腳，通過(guò)U4、變阻器Rd、兩個(gè)串聯(lián)電阻R9、R10與電池正極形成回路，對(duì)電池組中的每一只單體電池單獨(dú)進(jìn)行充放電保護(hù)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路，其特征在于所述電池組由10只單體電池串聯(lián)為一體；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路，其特征在于所述電池組除首尾單體電池外的單體電池從正極到負(fù)極間依次連接的電路相同；并且前一單體電池的負(fù)極引出線(xiàn)與相鄰單體電池正極引出線(xiàn)為同一連線(xiàn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池組充放電保護(hù)電路，包括放電保護(hù)電路和充電保護(hù)電路，電池組由若干只單體電池串聯(lián)構(gòu)成，每只單體電池正負(fù)極兩端分別連接單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路和充電保護(hù)電路，每只單體電池上都有集成芯片、光耦器件、MOSFET管、電阻和電容器構(gòu)成的單獨(dú)控制的放電保護(hù)電路和由集成芯片、光耦器件、MOSFET管、放大器、變壓器、電感、可控硅、二極管、電容器和電阻構(gòu)成的充電保護(hù)電路。該電路具有防止電池組過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流的功能。確保每一只電池在充放電過(guò)程中均處在最佳狀態(tài)，延長(zhǎng)電池組的使用壽命，并提高電性能。該電路有效用于電動(dòng)自行車(chē)鋰離子電池組中，并可廣泛用于其他大功率串聯(lián)電池組中。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2826789SQ20052002779
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者黃合寶, 李秀清 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所