动力电池增强续航与延保系统的制作方法

本实用新型涉及一种电动车的动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池增强续航与延保的技术方案。

背景技术：

蓄电池在日常生活中运用广泛，尤其是在电动车的动力电池装置上已被广泛地装备使用。尤其是电动车因其便捷、环保、经济等优势，日益成为现代生活中速度较低、操作停放简便、满足大众中短距离出行需求的一种交通工具。但是传统的电动车电池与负载在电路上并未严格分离，系统不管在启动前还是在启动之后蓄电池均一直在向负载供电，造成电能的浪费和使用续航寿命的减少。并且，由于系统一直是与负载连接的，在负载开始启动瞬间，蓄电池会超负荷运行，会严重影响蓄电池的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，为电动车等使用动力电池的产品提供一种动力电池增强续航与延保系统，从根本上解决蓄电池在电池续航增强和电池使用寿命延长的问题。

一种动力电池增强续航与延保系统，包括微处理器控制模块、辅助电源供电模块、驱动电路模块、电容矩阵模块、供电输入输出控制模块和接口模块；其中，所述微处理器控制模块作为系统的主控芯片，包括MCU主控芯片U1、使用防反向供电二极管D1和限流保护电阻R29构成的程序下载电路，用于对系统的各路输出进行精确控制；所述辅助电源供电模块，连接至微处理器控制模块，用于完成电源从DC12V到DC5V的转换；所述电容矩阵驱动电路模块，分别连接至微处理器控制模块和电容矩阵模块，用于驱动电容矩阵模块；所述电容矩阵模块，连接至电容矩阵驱动电路模块，用于控制对电容的充电；所述供电输入输出控制模块，连接至微处理器控制模块，用于控制供电的输入输出。

进一步地，所述微处理器控制模块的MCU主控芯片U1采用一块STC15F2K60S2芯片。

进一步地，所述辅助电源供电模块采用降压型集成开关电源器件LM2596作为核心降压元件，在续流二极管D2、储能电感L1、反馈网络R42和R36及相应的储能滤波电容的共同作用下完成DC12V到DC5V的高效转换。

进一步地，所述驱动电路模块包括多组采用三极管Q34、Q30和Q31组成分立元件式的推拉驱动电路，其中，Q34、Q31采用NPN型三极管8050S，Q30采用PNP型三极管8550S，Q34为驱动前级，Q30和Q31组成推挽驱动，用于驱动NMOS晶体管80NF70。

进一步地，所述电容矩阵模块由多组的高压大容量电解电容和N-MOS晶体管组成，NMOS晶体管80NF70用于控制电容的充电。

进一步地，所述供电输入输出控制模块由两个大电流继电器K1、K2组成，当系统关闭时两个继电器K1、K2均处于断开状态，可以有效避免停车状态下因线路故障而导致的短路问题；当系统开启后先检测外部供电情况当条件满足之后启动输入继电器K1，启动输入继电器K1之后对电容矩阵模块进行充电，在给定的电容矩阵模块充电结束之后开启打开输出继电器K2对外供电。

进一步地，所述接口模块包括DC60V输入端接口P1、DC60V输出端接口P2、DC12V供电端接口P3共三个用户接口和一个程序下载调试接口P4。

进一步地，所述的动力电池增强续航与延保系统，还包含蜂鸣器系统状态报告模块和输入输出指示灯模块，用于通过输入输出指示灯、各级供电指示灯、程序下载指示灯和声音状态报告蜂鸣器来方便了解系统状态。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、采用输入输出两个大流量继电器控制系统对外供电，尽可能保证电瓶安全，减少车辆非工作状态下的自燃等其他事故发生的概率。

2、采用微处理器控制方式，可以精确控制各路输出精确稳定，并且该微处理器仅使用防反向供电二极管D1和限流保护电阻R29构成程序下载电路，包括系统时钟在内均采用芯片内置电路。外围元器件少，节约成本的同时能够最大限度降低故障概率。

3、采用降压型集成开关电源器件LM2596作为核心降压元件，具备150KHZ的工作频率，可以解决转换效率和散热两个问题，在经济节能的同时减少因发热过大导致的次生事故，同时该芯片外围元器件极少在节约成本的同时也降低系统故障概率。

4、采用微处理器控制电容矩阵工作前的充电速率，避免瞬间大电流对动力电池的冲击，减少电池短路或者线路烧毁等故障发生；

5、本系统工作前期无需瞬间向动力电池索取大能量，采用的是涓流多路充电方式向系统索取能源。尤其采用超级电容矩阵，在负载其中瞬间大大降低负载对动力电池能量索取要求，使得电池输出更加均衡，避免瞬间大电流对电池的冲击，达到提高电池续航能力和延长电池寿命的目的。

附图说明

图1为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的微处理器控制模块的电路图

图2为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的辅助电源供电模块的电路图

图3为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的驱动电路模块的电路图

图4为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的电容矩阵模块的电路图

图5为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的供电输入输出控制模块的电路图

图6为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的接口模块的电路图

图7为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的蜂鸣器系统状态报告模块的电路图

图8为本实用新型动力电池增强续航与延保系统的输入输出指示灯的电路图

具体实施方式

为了更好的对本实用新型进行阐述，下面将结合附图作详细说明。

本实用新型提供的一种动力电池增强续航与延保系统，包括微处理器控制模块、辅助电源供电模块、驱动电路模块、电容矩阵模块、供电输入输出控制模块和接口模块、蜂鸣器系统状态报告模块、输入输出指示灯模块。

如图1，所述微处理器控制模块作为系统的主控芯片，包括MCU主控芯片U1、由防反向供电二极管D1和限流保护电阻R29构成的程序下载电路，用于对系统的各路输出进行精确控制；其中，微处理器部分采用南通宏晶科技自主研发的STC15F2K60S2系列MCU，该微处理器仅使用防反向供电二极管D1和限流保护电阻R29构成程序下载电路，包括系统时钟在内均采用芯片内置电路，外围元器件少，节约成本的同时能够最大限度降低故障概率。

如图2，所述辅助电源供电模块，连接至微处理器控制模块，用于完成电源从DC12V到DC5V的转换；所述电容矩阵驱动电路模块，分别连接至微处理器控制模块和电容矩阵模块，用于驱动电容矩阵模块；所述电容矩阵模块，连接至电容矩阵驱动电路模块，用于控制对电容的充电；所述供电输入输出控制模块，连接至微处理器控制模块，用于控制供电的输入输出。其中，辅助电源供电模块采用降压型集成开关电源器件LM2596作为核心降压元件，在续流二极管D2、储能电感L1、反馈网络R42和R36、及相应的储能滤波电容的共同作用下完成DC12V到DC5V的高效转换。可以解决转换效率和散热两个问题，同时该芯片外围元器件极少在节约成本的同时也降低系统故障概率。

如图3，所述驱动电路模块多个采用三个三极管Q34、Q30和Q31组成分立元件式的推拉驱动电路组成，其中所述的每个推拉驱动电路中，三极管Q34、Q31是采用NPN型三极管8050S，三极管Q30采用PNP型三极管8550S，Q34为驱动前级，Q30和Q31组成推挽驱动，用于驱动NMOS晶体管80NF70。

如图4，所述电容矩阵模块由多组高压大容量电解电容和N-MOS晶体管组成，NMOS晶体管80NF70用于控制电容的充电。在系统启动时如果不对电容的充电情况进行控制可能因充电瞬间电流过大而导致线路负荷过大而烧毁甚至引发自燃事件还可能使电瓶老化加速甚至直接短路报废，该电容矩阵也是本系统的核心，在检测到动力电源正确输入之后检测电源的类别，通过既定程序分时分段导通，利用细流对电容进行充电，当电容充满电之后开关管处于全导通状态，系统开始正常使用。

如图5，所述供电输入输出控制模块由两个大电流继电器K1、K2组成，当系统关闭时两个继电器K1、K2均处于断开状态，可以有效避免停车状态下因线路故障而导致的短路问题；当系统开启后先检测外部供电情况当条件满足之后启动输入继电器K1，启动输入继电器K1之后对电容矩阵模块进行充电，在给定的电容矩阵模块充电结束之后开启打开输出继电器K2对外供电。

如图6和图1，所述接口模块包括系统对外预留的DC60V输入端接口P1、DC60V输出端接口P2、DC12V供电端接口P3共三个用户接口和一个程序下载调试接口P4；程序下载调试接口为内部接口不对用户开放，用户仅需严格按照正负极连接好DC60V输入端、DC60V输出端、DC12V供电端三个用户接口即可。使用时具体连接情况如下：

电瓶直接与DC60V输入端相连，注意连接好正负极，否则系统将会进入输入反向保护；并确保线路连接牢固可靠，以防接头接触不良导致接头烧毁；电机驱动控制器作为负载与DC60V输出端相连，注意连接好正负极，否则将有可能烧毁电机驱动控制器等负载，并确保线路连接牢固可靠，以防接头接触不良导致接头烧毁；从电瓶车辅助电源上引出12V与DC12V供电端相连，注意正负极，否则系统因反向供电无法启动；本系统中输入部分均带有反向模块，可以有效避免线路接反造成系统烧毁的现象，但输出部门无法正常检测系统负载的相序，因此连接负载时一定确保线路不接错，否则极有可能烧毁负载。

如图7，所述的动力电池增强续航与延保系统，还包含蜂鸣器系统状态报告模块和输入输出指示灯模块，用于通过输入输出指示灯、各级供电指示灯、程序下载指示灯和声音状态报告蜂鸣器来方便了解系统状态。

上述具体实施方式不能认为是对本实用新型的进一步限定，本领域技术人员根据本实用新型内容作出的非实质性改变均应落入本实用新型保护范围内。