独轮车锂电池保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锂电池保护技术领域，更具体的涉及一种独轮车锂电池保护电路。
【背景技术】
[0002]锂电池保护系统在某些特殊的应用中，例如电动独轮车，存在一定的安全问题。电动独轮车在骑行过程中，电池不断放电，当电芯电压达到欠压或者放电电流过大时，放电回路会被立即关断，此时电动独轮车会突然停止，独轮车驾驶者因此而失去平衡，极其容易导致从电动独轮车上摔落，造成人身伤害。
[0003]图1为现有技术中独轮车锂电池保护系统的电路结构图，如图1所示，当模拟前端检测到电芯电压过低或者放电电流过大时，通过微控制器发出告警信号以驱动蜂鸣器等发声设备产生声音告警，驾驶者听到告警声响后主动停止电动独轮车，电动车完全停止，放电电流为零，进而微控制器将放电MOS管Ql关闭，电动独轮车无法再次启动，电芯不会再次被放电，从而达到保护电芯的作用。
[0004]然而，图1所示电池保护系统的保护执行需要在驾驶者的协助下完成，造成了诸多的不确定性，例如当电芯电压已经过低时，蜂鸣器发出告警声，但是驾驶者由于外部环境原因未能听到告警声响，未将电动独轮车体停机，电池还将继续放电，最终电芯过放损坏；或者当放电电流过大时，蜂鸣器发出告警声，但是驾驶者未能及时停机，可能导致持续的大电流烧毁放电回路中的器件及线路等问题发生。同时，驾驶者听到告警声响后主动停止电动独轮车，电动车完全停止，放电电流为零，即电动独轮车会突然停止，独轮车驾驶者容易因此失去平衡，极其容易导致从电动独轮车上摔落，造成人身伤害。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种独轮车锂电池保护电路，以实现在电芯电压过低或者放电电流过大时，不依赖于驾驶者的辅助而自动进行缓慢停车，逐渐降低负载供电电流，进而避免由于电动独轮车突然停车而导致的驾驶者意外摔伤等不良情况。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种独轮车锂电池保护电路，包括电池组、电流采集单元、模拟前端单元、微控制芯片以及单端反激电路单元，所述电池组的正极与负极之间串联负载以形成放电回路，所述模拟前端单元与所述电池组中的各个电芯和所述微控制芯片连接，用以采集所述电池组的电压并传输至所述微控制芯片，所述微控制芯片与所述电流采集单元连接以获取所述放电回路中的放电电流，所述单端反激电路单元的第一端与第二端串联于所述电池组的负极与所述负载之间，且所述单端反激电路单元的第三端与所述电池组的正极连接以与所述负载形成第二回路，所述单端反激电路单元的控制端与所述微控制芯片连接以接收所述微控制芯片在电压过低或所述放电电流过大时发出的PWM信号，并根据所述PWM信号导通所述放电回路或所述第二回路以调节所述放电电流。
[0007]与现有技术相比，本实用新型独轮车锂电池保护电路在检测到电压过低或者放电电流过大时，微控制芯片输出PWM信号至单端反激电路单元，单端反激电路单元根据接收到的PWM信号导通或截止放电回路进而限制或逐渐降低放电回路中的放电电流，实现了自动缓慢停止电动独轮车，而无需依靠驾驶者的协助，也不会由于瞬间突然停车而对驾驶者造成意外伤害。
[0008]较佳地，所述单端反激电路单元包括MOS管Ql、续流二极管D以及电感L，所述MOS管Ql的源极与所述电池组的负极连接，所述MOS管Ql的漏极与所述电感L的第一端以及所述续流二极管D的阳极连接，所述续流二极管D的阴极与所述电池组的正极连接，所述MOS管Ql的栅极与所述微控制芯片连接，所述电感L的第二端与所述负载连接。
[0009]较佳地，所述电流采集单元与所述微控制芯片直接连接或通过所述模拟前端单元与所述微控制芯片间接连接。
[0010]较佳地，所述电流采集单元包括采样电阻R，所述采样电阻R的两端分别与所述微控制芯片的两输入引脚连接。
[0011]较佳地，所述PWM信号为周期固定且占空比逐渐减小的信号或周期固定且占空比不变的信号。
[0012]较佳地，所述独轮车锂电池保护电路还包括报警电路，所述报警电路与所述微控制芯片的一输出引脚连接，用于在所述电池组的电压过低或所述放电电流过大时进行报目ο
[0013]较佳地，所述报警电路包括三极管05、06、蜂鸣器13、电阻1?36、1?37、1?38、1?39以及二极管D17，所述电阻R39的第一端与所述微控制芯片的所述输出引脚连接，所述电阻R39的第二端与所述三极管Q6的基极连接，所述三极管Q6的发射极接地，所述三极管Q6的集电极与所述蜂鸣器J3的一端以及所述二极管D17的阳极接地，所述二极管D17的阴极与所述三极管Q5的基极和所述电阻R37的第一端连接，所述电阻R37的第二端与所述电池组的正极以及所述电阻R36的第一端连接，所述电阻R36的第二端与所述三极管Q5的集电极连接，所述三极管Q5的发射极通过所述电阻R38与所述蜂鸣器J3的另一端连接。
[0014]通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
【附图说明】
[0015]图1为现有技术中独轮车锂电池保护系统的电路结构图。
[0016]图2为本实用新型独轮车锂电池保护电路的结构框图。
[0017]图3为图2中独轮车锂电池保护电路一实施例的电路图。
[0018]图4为图3中独轮车锂电池保护电路在限制放电电流时PWM信号以及放电电流的波形图。
[0019]图5为图3中独轮车锂电池保护电路在逐渐减小放电电流时PWM信号以及放电电流的波形图。
[0020]图6为图2中独轮车锂电池保护电路另一实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0021]现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0022]请参考图2至图3，本实用新型提供了一种独轮车锂电池保护电路100，包括电池组10、电流采集单元12、模拟前端单元14、微控制芯片16以及单端反激电路单元18，其中电池组10的正极与负极之间串联负载以形成放电回路，模拟前端单元14与电池组10中的各个电芯和微控制芯片16连接，用以采集电池组10的电压并传输至微控制芯片16，微控制芯片16与电流采集单元12连接以获取放电回路中的放电电流，单端反激电路单元18的第一端与第二端串联于电池组10的负极与负载之间，且单端反激电路单元18的第三端与电池组10的正极连接以与负载形成第二回路，单端反激电路单元18的控制端与微控制芯片16连接以接收微控制芯片16在电压过低或放电电流过大时发出的PWM信号，并根据PWM信号导通放电回路或第二回路以调节放电电流。其中PWM信号为周期固定且占空比逐渐减小的信号或周期固定且占空比不变的信号，当PWM信号为周期固定且占空比逐渐减小的信号时，可以控制放电电流逐渐减小至0，当PWN信号为周期固定且占空比不变的信号时，可以控制放电电流保持在一较小的数值。
[0023]具体的，如图3所示，单端反激电路单元18包括MOS管Ql、续流二极管D以及电感L，MOS管Ql的源极(即单端反激电路单元18的第一端和第二端中的一者)与电池组10的负极B-连接，MOS管Ql的漏极与电感L的第一端以及续流二极管D的阳极连接，续流二极管D的阴极(即单端反激电路单元18的第三端)与电池组10的正极B+连接，MOS管Ql的栅极(即单端反激电路单元18的控制端)与微控制芯片16的连接，电感L的第二端(即单端反激电路单元18的第一端和第二端中的另一者)与负载连接。此外，电流采集单元12与微控制芯片16直接连接或通过模拟前端单元14与微控制芯片16间接连接，本实施例中电流采集单元12与微控制芯片16直接连接，省去了通过模拟前端单元14的传输过程，更能确保电流采集的实时性。具体的，电流采集单元12包括采样电阻R，采样电阻R串联于放电回路中且采样电阻R的两端分别与微控制芯片16的两输入引脚连接，微控制芯片16根据采样电阻R的阻值以及其两端的电压即可计算得到流经采样电阻R的电流，也即放电回路中的放电电流。需要说明的是，电流采集单元12的电路结构不限制于此，任何可以根据公式:U = I*R计算得到放电电流的电路结构均属于本实用新型保护的范围，如电流采集单元12包括相互并联的两个或多个电阻，并联电阻的两端与微控制芯片16连接。
[0024]再请参考图3，电池组10包括多个电芯V1、V2…….Vn_l、Vn，模拟前端单元14与各个电芯Vl、V2.......Vn-1、Vn的两端连接，通过采集得到的各个电芯Vl、V2.......Vn-1、Vn
两端的电压，模拟前端单元14可以计算得到电池组10的电压，并通过模拟前端单元14与微控制芯片16的通信连接将电压传递至微控制芯片16。其中模拟前端单元14可以为专用集成1C，也可以为由分立器件搭建而成的同