一种锂电池智能保护电路的制作方法

本发明涉及电池保护领域，特别是一种集定位防盗，碰撞报警功能的锂电池智能保护电路。

背景技术：

鉴于目前市场上大部分锂电池电动车(非铅酸电池电动车)基本无使用防盗报警器状况，整车处于“裸车”无保护状态，锂电池也常常被盗情况。传统车用锂启动电池，虽然在各方面，除了成本之外，都优于传统铅酸电池，但是免不了的，还是有与传统铅酸电池一样的“防盗问题”，虽然因为车辆防盗技术的进步、民众知识水平的提升，让车辆偷窃变得更不容易，并导致车辆不容易销赃的状况发生，因此有越来越多的窃贼，将眼光放到容易得手、容易脱手的车用配件上，如：车用启动电池、车用电子装置等物品，而其中又以车用电池被盗的最多，情况最为严重，因为车用电池其偷窃容易、销赃快等特性，让车用电池近来的被窃盗率，节节升高，特别电动车电瓶失窃尤为突出，因为电瓶是电池的核心部件之一，电瓶失窃后电车就基本没有，所以造成消费者很大的困扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中汽车锂电池保护电路中没有防盗措施，在造成消费者很大的困扰，提供一种采取了防盗措施的锂电池智能保护电路。

本发明实现其技术目的技术方案是：一种锂电池智能保护电路，包括对锂电池组充电的充电器，设置在充电器与锂电池组的回路上的充电场效应管q1、放电场效应管q2，对锂电池组中各单体锂电池电压进行取样的模拟前端，根据模拟前端取样的信号进行处理控制充电场效应管q1、放电场效应管q2的主控模块；还包括卫星定位模块和通信模块，在所述的主控模块控制下，卫星定位模块输出的定位信息通过通信模块发往后台。

本发明中，在锂电池智能保护电路定位模块和通信模块，利用通信模块，锂电池组的主控模块将定位信息上传到后台，可以保证后台管理者掌握锂电池组的行踪，防止锂电池被盗。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：所述的通信模块gprs，所述的卫星定位模块包括gps定位模块或北斗定位模块，在所述的主控模块控制下，gps定位模块或北斗定位模块输出的定位信息通过gprs传送给后台安装有相应app的智能手机，在智能手机上显示。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：模拟前端中包括对锂电池组的放电电流进行检测的电流检测单元，所述的电流检测单元的输出由所述的主控模块采集，在所述的主控模块中包括对电流检测单元检测的锂电池组的放电电流进行处理的电流模块，所述的电流模块在电流检测单元检测的锂电池组的放电电流大于设定值时，所述的主控模块通过gprs发送到手机，并接受手机的指示是否控制放电场效应管q2断开。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：还包括振动传感器和报警装置，所述的振动传感器和报警装置均与所述的主控模块相连，所述的主控模块在采集到振动传感器转出的振动幅度大于设定值时，触发报警装置报警，同时通过gprs改善到智能手机。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：在通信模块的输入端还设置有稳压模块，所述的稳压模块包括通信模块的输入端中tx引脚上串连的限流电阻r13、和串连在rx引脚上的限流电阻r22，还包括稳压二极管zd4、稳压二极管zd5、电阻r25和电阻r24；稳压二极管zd4和电阻r25两端分别接在限流电阻r13的另一端与地之间，稳压二极管zd5和电阻r24的两端分别接在限流电阻r22的另一端与地之间。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：在通信模块的输入端还设置有通信控制开关模块，所述的通信控制开关模块包括开关管m1和开关管m2，主控模块产生的控制信号tr接二极管d3的p极，二极管d3的n极分别接电阻r12和电阻r17的一端，电阻r12的另一端分别接开关管m1的g极和电阻r11的一端，电阻r17的另一端分别接开关管m2的g极和电阻r18的一端，电阻r11和电阻r18的另一端接高压保护模块；

通信输入端的tx引脚通过限流电阻r13接开关管m1的s极，开关管m1的d极接通信输出端口的txd引脚；

通信输入端的rx引脚通过限流电阻r22接开关管m2的s极，开关管m2的d接通信输出端口的rxd引脚。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：所述的高压保护模块包括二极管d6、稳压二极管zd3、稳压二极管zd6、三极管q7、电容c13、电阻r25、电阻r34、电阻r35；

通信输出端的rxd引脚经由稳压二极管zd3、电阻r25、电阻r35接地；电阻r25和电阻r35相连的公共端接三极管q7的b极；

电阻r11和电阻r18的另一端分别接二极管d6的p极、电阻r34、电容c13的一端和稳压二极管zd6的k极；

二极管d的n极接三极管q7的c极、三极管q7的e极接地；

电阻r34、电容c13的另一端和稳压二极管zd6的a极接地。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：在通信模块中还包括静电防护模块，所述的静电防护模块二极管d4和二极管d5；所述的二极管d4和二极管d5的n极分别接通信输出端的rxd和txd引脚，p极接地。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：还包括涉水断电电路，所述的涉水断电电路包括水触发电路，所述的水触发电路的输出端与主控模块的过流保护检测端电连接，水触发电路的输入端与锂电池智能保护电路正负极输出端一起作为受水感应端，主控模块检测到水触发电路的输出端是高电平时，使充电场效应管q1、放电场效应管q2截止。

进一步的，上述的锂电池智能保护电路中：所述的水触发电路包括三极管u2、电阻r1，所述的三极管的发射极与锂电芯正极输入端和锂电池智能保护电路的正极输出端之间的连线相连，基极与靠近锂电池智能保护电路的正极输出端和负极输出端附近的受水感应端相连，集电极与电阻r1和主控模块相连；电阻r1的另一端与锂电池智能保护电路的负极输出端相连，主控模块在检测到电阻r1上有高电平时，控制充电场效应管q1、放电场效应管q2截止。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例锂电池智能保护电路原理图。

图2为本发明实施例锂电池智能保护电路结构框图。

图3为本发明实施例锂电池智能保护电路中通信模块保护框图。

图4为发明实施例锂电池智能保护电路中通信模块保护原理图。

图5为发明实施例锂电池智能保护电路中防水模块原理图。

具体实施方式

本实施例是一种具有跟踪定位的防止电动车上的锂电池组被盗的锂电池智能保护电路，如图1所示：本实施例的电动车锂电池遥控智能防盗系统，包括保护壳、电池组、检测单元、控制单元、信号收发器和用户端，电池组、检测单元、控制单元和信号收发器设在保护壳内，控制单元分别与电池组、检测单元和信号收发器电连接，电池组与检测单元连接；的检测单元包括温度检测电路、电路流检测、防盗检测、电压检测和充电均衡检测，温度检测电路、电压检测和充电均衡检测分别与电池组上的分电池连接，电路流检测分别与电池组连接，防盗检测与电池组或者电动车电机连接；用户端设有通讯模块、显示屏和功能键；保护壳内还设有声光报警器和追踪定位模块，声光报警器和追踪定位模块与控制单元电连接，同时追踪定位模块与用户端无线连接。

本实施例中，防盗系统由前端和后台两部份组成，前端是一种具有智能后台通讯定位gprs报警功能的电池管理系统，用于对电池模块进行充放电管理，包括充电器，依次连接的模拟前端、主控模块、通讯模块以及定位模块，如图2所示，定位模块的供电端与电池模块的正极b+连接，模拟的正输入端、负输入端分别与电池模块的正极b+、负极b-连接，充电器的正输出端、负输出端分别与电池模块的正极b+、负极b-连接；电池管理系统还包括有充电场效应管q1、放电场效应管q2以及定位模块，产品主控模块与定位模块建立通讯连接；充电场效应管q1的栅极g1、放电场效应管q2的栅极g2均与主控模块连接，充电场效应管q1的漏极d1与所述充电器的负输入端连接，充电场效应管q1的源极s1与所述放电场效应管q2的漏极d2连接，放电场效应管q2的源极s2与所述电池模块的负极连接。其中，电池模块优选为锂电池模块。

本实施例中，保护板通讯主模块包括连接的通讯输入端-信号发送模块，还包括有稳压模块以及高压保护模块，如图3和图4所示，通讯控制开关模块具有用于与信号发送模块的供电回路连接的开关控制端tr，稳压模块的两输入端分别与所述通讯输入端的两接线端(引脚)tx、rx连接，通讯控制开关模块的两输出端分别与所述通讯输出端的两接线端txd、rxd连接,高压保护模块的两输入端分别与通讯控制开关模块以及所述接线端rxd连接；进一步地，所述通讯模块还包括有esd防护模块，该esd防护模块的两输入端分别与通讯输出端的两接线端(引脚)txd、rxd连接。模拟前端为基于芯片bq76940的模拟前端。主控模块中的主控芯片为单片机；所述单片机芯片型号优选为atmega32m1。

本实施例中，追踪定位模块为gprsgps模块或者北斗卫星定位模块，这些都是目前流行的定位模块。的信号收发器和通讯模块为315m/433m/gprs通讯芯片。功能键包括上锁键、解锁键、智能锁键和对码键。用户端上设有震动器和报警灯以及涉水断电报警，碰撞报警。用户端为遥控器、手机app或智能手环。

本实施例中，采用两种防盗方式：第一种为电动车车辆本身没有任何防盗措施，而是在使用的锂电池组上设置本实施例的智能保护电路，在本实施例的智能保护电路中具有防盗设备和追踪设备，这是直接断电时最安全的方式，这样可以达到防止偷盗电源组也可以防盗并追踪定位寻回。第二种是车辆本身也安装有防盗报警器，这样及时开启了智能上锁，电动车本身的防盗报警器仍然能正常工作，在智能防盗模式下一旦检测到电机有启动的迹象，会关闭电池内置电路的输出，禁止电动车行驶，达到双重保护的目的。可判读电池的电压高低、车辆行驶或静止状况，控制对用电设备供应电能的状态，实行过电压或低电压保护，藉此保护用电设备及电池。提高了锂电池保护及防盗性能，特别是锂电池用在交通工具上的安全性能，广泛适用于车辆防盗，其设置有通讯模块，便于与具有定位功能模块的进行通讯连接，从而方便用户对电池组的安全操作使用，防水，防电，防盗报警，便于用户对电池进行充放电的管理维护；另外，电池管理系统中的通讯模块中具有高压保护模块与esd防护模块，可有效保护电池管理系统的主控模块在与外接设备的连接通讯中被高压信号损坏，从而可有效提高电池管理系统的工作可靠性和使用寿命。

如附图2所示，本实施例中的锂电池智能保护电路，包括对锂电池组充电的充电器，设置在充电器与锂电池组的回路上的充电场效应管q1、放电场效应管q2，对锂电池组中各单体锂电池电压进行取样的模拟前端，根据模拟前端取样的信号进行处理控制充电场效应管q1、放电场效应管q2的主控模块；还包括卫星定位模块和通信模块，在主控模块控制下，卫星定位模块输出的定位信息通过通信模块发往后台。通信模块gprs，所述的卫星定位模块包括gps定位模块或北斗定位模块，在所述的主控模块控制下，gps定位模块或北斗定位模块输出的定位信息通过gprs传送给后台安装有相应app的智能手机，在智能手机上显示。模拟前端中包括对锂电池组的放电电流进行检测的电流检测单元，电流检测单元的输出由所述的主控模块采集，在主控模块中包括对电流检测单元检测的锂电池组的放电电流进行处理的电流模块，电流模块在电流检测单元检测的锂电池组的放电电流大于设定值时，主控模块通过gprs发送到手机，并接受手机的指示是否控制放电场效应管q2断开。还包括振动传感器和报警装置，所述的振动传感器和报警装置均与所述的主控模块相连，所述的主控模块在采集到振动传感器转出的振动幅度大于设定值时，触发报警装置报警，同时通过gprs改善到智能手机。

具体的，本实施例中，对电池模块进行充放电管理，包括充电器，依次连接的模拟前端(afe)、主控模块、信号发送模块以及定位模块，定位模块的供电端与所述电池模块的正极b+连接，所述模拟前端的正输入端、负输入端分别与电池模块的正极b+、负极b-连接，所述充电器的正输出端、负输出端分别与电池模块的正极b+、负极b-连接；所述电池管理系统还包括有充电场效应管q1、放电场效应管q2以及移动终端，所述产品信号发送模块与所述定位模块建立通讯连接；所述充电场效应管q1的栅极g1、放电场效应管q2的栅极g2均与所述主控模块连接，所述充电场效应管q1的漏极d1与充电器的负输入端连接，所述充电场效应管q1的源极s1与所述放电场效应管q2的漏极d2连接，所述放电场效应管q2的源极s2与电源模块的负极b-连接。

实施例2是一种电动车锂电池遥控智能防盗系统，包括保护壳、电池组1、检测单元、控制单元、信号收发器和手机，手机装有相应的app，信号收发器为315m通讯芯片，电池组、检测单元、控制单元和信号收发器设在保护壳内，控制单元分别与电池组、检测单元和信号收发器电连接，电池组与检测单元连接。检测单元包括温度检测电路、电路流检测、防盗检测、碰撞检测，涉水断电检测电压检测和充电均衡检测，温度检测电路、电压检测和充电均衡检测分别与电池组1上的分电池连接，电路流检测分别与电池组1连接，防盗检测与电池组1或者电动车电机连接。手机app功能键包括上锁键、解锁键、智能锁键和对码键。保护壳内还设有声光报警器和追踪定位模块，声光报警器和追踪定位模块与控制单元电连接，追踪定位模块为gprsgps模块，同时追踪定位模块与用户端无线连接。电池组1还设有震动防盗器，震动防盗器与电池组1电连接。述电池模块的负极连接。

如图1、2所示，一种电动车锂电池遥控智能防盗系统，包括保护壳、电池组1、检测单元、控制单元、信号收发器和智能手环，智能手环装有相应的app，信号收发器为433m通讯芯片，电池组、检测单元、控制单元和信号收发器设在保护壳内，控制单元分别与电池组、检测单元和信号收发器电连接，电池组与检测单元连接。检测单元包括温度检测电路、电路流检测、防盗检测、电压检测和充电均衡检测，温度检测电路、电压检测和充电均衡检测分别与电池组1上的分电池连接，电路流检测分别与电池组1连接，防盗检测与电池组1或者电动车电机连接。智能手环与433m通讯芯片连接，智能手环app功能键包括上锁键、解锁键、智能锁键和对码键。保护壳内还设有声光报警器和追踪定位模块，声光报警器和追踪定位模块与控制单元电连接，追踪定位模块为gprsgps模块，同时追踪定位模块与智能手环无线连接。电池组1还设有震动防盗器，震动防盗器与电池组1电连接。

工作原理：通过采用装有app的手机上锁功能键给锂电池内置保护板上的微控制器将锂电池电源锁住，即将锂电池的放电回路断开，切断锂电池对外供电，从而达到对锂电池内置的电路系统进行上锁的效果，使得电车即使有电池组也无法正常开动；同时还可以通过手机上的智能锁键遥控锂电池上的微控制器，微控制器控制检测单元不断检测锂电池保护板电路的输出电流，一旦电流出现异动(如电流突然大于2a)立即锁住电池，即将锂电池的放电回路断开，切断锂电池对外供电，然后经过一段时间后再次重新打开放电回路，并检测单元再次检测锂电池保护板电路的输出电流，如发现异常后如此不断循环，直到收到手机的解锁信号方能解除保护状态。以此同时电池组上设有震动报警器，当开启防盗功能后时，电池组如遇到移动或震动就开始报警，同时微控制器通过信号收发器联系手机，同时gprsgps模块会每隔一段时间发送电池的坐标信息通知到用户端，用户根据坐标信息即可快速寻回电池组。

如图3所示，在本实施例中，通信模块上还具有保护模块，如稳压模块1、通信控制开关模块2、高压保护模块3和静电防护模块4。

稳压模块1如图4所示，包括通信模块的输入端中tx引脚上串连的限流电阻r13、和串连在rx引脚上的限流电阻r22，还包括稳压二极管zd4、稳压二极管zd5、电阻r25和电阻r24；稳压二极管zd4和电阻r25两端分别接在限流电阻r13的另一端与地之间，稳压二极管zd5和电阻r24的两端分别接在限流电阻r22的另一端与地之间。

通信控制2开关模块如图4所示包括开关管m1和开关管m2，主控模块产生的控制信号tr接二极管d3的p极，二极管d3的n极分别接电阻r12和电阻r17的一端，电阻r12的另一端分别接开关管m1的g极和电阻r11的一端，电阻r17的另一端分别接开关管m2的g极和电阻r18的一端，电阻r11和电阻r18的另一端接高压保护模块；通信输入端的tx引脚通过限流电阻r13接开关管m1的s极，开关管m1的d极接通信输出端口的txd引脚；通信输入端的rx引脚通过限流电阻r22接开关管m2的s极，开关管m2的d接通信输出端口的rxd引脚。

高压保护模块3如图4所示，包括二极管d6、稳压二极管zd3、稳压二极管zd6、三极管q7、电容c13、电阻r25、电阻r34、电阻r35；通信输出端的rxd引脚经由稳压二极管zd3、电阻r25、电阻r35接地；电阻r25和电阻r35相连的公共端接三极管q7的b极；电阻r11和电阻r18的另一端分别接二极管d6的p极、电阻r34、电容c13的一端和稳压二极管zd6的k极；二极管d的n极接三极管q7的c极、三极管q7的e极接地；电阻r34、电容c13的另一端和稳压二极管zd6的a极接地。

静电防护模块4如图4所示，静电防护模块包括二极管d4和二极管d5；二极管d4和二极管d5的n极分别接通信输出端的rxd和txd引脚，p极接地。

实施例3是一种带有防水功能的锂电池智能保护电路，为了克服现有的锂电池保护板不能保护负载电子电路因受水而损坏的不足，本实施例的锂电池智能保护电路中设置防水保护模块，能在负载电子电路受水后立即切断电源，阻止电化学反应的发生，从而保护负载电子电路，电子产品受水不会损坏。

本实施例中，在公知的锂电池保护板中加装一个水触发电路。使水触发电路的输出端与锂电池保护芯片的过流保护检测端电连接；使水触发电路的输入端作为受水感应端。当防水保护板的正负极输出端与受水感应端同时受水时，水触发电路的输出端电位抬高，使保护芯片的过放保护输出端的电位变低，使场效应管截止，达到锂电池芯与负载电路断开阻止电化学反应的目的。本专利设计有益效果是：不仅具有原锂电池保护板的过充保护、过放保护、过流保护、短路保护等四种保护锂电芯的功能外，同时还具有受水保护，定位防盗功能，智能手机，手环app解锁，声控报警，灯光闪烁，从而使负载电子电路，电子产品受水不会损坏。安全防护等级更高，受水保护电路中仅采用一只电阻或一只晶体三极管元件，结构简单。

如图5所示：1为锂电芯正极输入端；2为电子防水保护板的正极输出端；3为电子防水保护板的受水感应端；4为电子防水保护板的负极输出端；5为锂电芯负极输入端；f为线路基板；u1为主控模块；t1为第一场效应管(第二场效应管没有画出)：u2为水触发电路；r1为第一电阻；a为主控模块u1的正极输入端；b为主控模块u1的过放保护输出端：i为主控模块u1的过流保护检测端；h为主控模块u1的负极输入端；g1为第一场效应管t1的栅极；d1为第一场效应管t1的漏极；s1为第一场效应管t1的源极；c为晶体三极管u2的集电极；b为晶体三极管u2的基极；e为晶体三极管u2的发射极。水触发电路包括三极管u2、电阻r1，所述的三极管的发射极与锂电芯正极输入端和锂电池智能保护电路的正极输出端之间的连线相连，基极与靠近锂电池智能保护电路的正极输出端和负极输出端附近的受水感应端相连，集电极与电阻r1和主控模块相连；电阻r1的另一端与4为锂电池智能保护电路的的负极输出端相连，主控模块在检测到电阻r1上有高电平时，控制充电场效应管q1、放电场效应管q2截止。

在正常状态下，主控模块u1的过流保护检测端1为低电平，使主控模块u1的过放保护输出端b输出高电平送到第一场效应管t1的栅极g1，使第一场效应管t1的漏极d1与源极s导通，同样，没有画出的第二场效应管t2的栅极g2，使第二场效应管t2的漏极d2与源极s2导通。从而使电子防水保护板的负极输入端5和负极输出端4导通有电源输出。当电子防水保护板的正极输出端2和负极输出端4还有受水感应端3同时受水时，由于水的导电作用，使三极管u2导通，将主控模块u1的过流保护检测端i的电位抬高，主控模块u1的过放保护输出端b输出底电平，将第一场效应管t1的栅极g1电位拉底，导致第一场效应管t1的漏极d1与源极s1断开进入防水保护状态(对于第二场效应管t2也是如此)。这种防水保护状态将一直持续到负载电子电路与电子防水保护板的正极输出端2和负极输出端4之间断开没有机械接触为止，此时电子防水保护板自动恢复到正常供电状态。