专利名称：一种带有电量累计显示功能的电动自行车电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动自行车电池，尤其是一种带有电量累计显示功能的电动
自行车电池。
背景技术：
电动自行车作为健康环保的出行交通工具，已经开始全面普及，电动自行车所使 用的蓄电池有两种铅酸蓄电池和锂电池。与同样容量的铅酸蓄电池相比，锂电池能量密度 大，重量轻，使用方便，无铅污染，但其价格远高于铅酸蓄电池。这使得公众在选择锂电池时 更关心其实际使用效能和实际使用寿命。 电动自行车用锂电池租赁业务在一定程度上可以消除公众对锂电池寿命的顾虑， 促进了锂电池在电动自行车上的应用。 充电电池的寿命通常是以电池的充电/放电能力下降到一定程度前所经历的完 整的充电-放电循环次数来评定。充电电池随充电-放电循环的进行，其充电放电能力会 逐步下降。电池的寿命在实际使用过程中被逐步消耗。 由于缺少对租赁者实际使用量的科学的计量手段，现有电动自行车用锂电池租赁 业务多是简单地以电池租赁的天数收取费用，而不考虑租赁电池者对电池实际消耗，不能 实现租赁双方公平交易，也阻碍了电池租赁市场的发展。 为了解决对自行车电池的实际消耗量的计量问题，本实用新型提出了一种带有电 量累计显示功能的电动自行车电池。
实用新型内容为了解决对自行车电池的实际消耗量的计量问题，本实用新型提出了一种带有电
量累计显示功能的电动自行车电池，由电池盒、串联电池组、电源开关、显示电路模块和控
制电路板组成，控制电路板上包括DC/DC转换器、微控制器(也称单片计算机，MCU)、电流采
样电路、电量计量电路、电压测量选通电路、A/D转换电路、数据存储器和保护电路。 在充电或放电过程中，微控制器通过A/D转换和电压测量选通电路实时测量串联
电池组中各电池的电压，当电池电压高于充电截止电压或低于放电截止电压时，微控制器
向保护电路发出信号，关断充电或放电通路，避免电池"过充"或"过放"。 在充电或放电过程中，微控制器通过电量计量电路和电流采样电路实时采集充电
电量或放电电量，并将采集到的电量累计后，存储在数据存储器中。 在每次充电或放电开始时，微控制器读取数据存储器中存储的累计充电电量和累 计放电电量，并将累计充电电量和累计放电电量数据发送到固定在电池盒上的显示电路模 块，将累计充电电量和累放电电量显示出来。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种带有电量累计显示功能的 电动自行车电池，由电池盒、串联电池组、电源开关、显示电路模块和控制电路板组成，参见
图1，控制电路板上包括DC/DC转换器、微控制器(也称单片计算机，MCU)、电流采样电路、电量计量电路、电压测量选通电路、A/D转换电路、数据存储器和保护电路，参见图2，电源 开关的一端与电池组的正极相连，另一端与保护电路及DC/DC转换器的输入端相连接，微 控制器与A/D转换电路、电量计量电路、数据存储电路、保护电路相连接，A/D转换电路与 电压测量选通电路相连接，电压测量选通电路与串联电池组中各单体电池相连接，电量计 量电路与电流采样电路相连接，电流采样电路连接在电池组的负极和电池盒的输出负极之 间，电源开关和显示电路模块安装在电池盒上，当电源开关闭合时，DC/DC转换器工作，将电 池组的电压转换为5V直流电压，为其它电路提供工作电源，数据存储电路使用掉电后数据 仍可保存的FLASH数据存储电路，如ATMEL公司生产的AT45DB161D数据存储集成电路，当 电源开关断开时，各部分电路不消耗电池组的电源，数据存储电路保存的数据不丢失。 参见图2，微控制器通过A/D转换电路和电压测量选通电路，检测串联电池组中各 单体电池电压，当放电过程中单体电池电压低于规定电压值时，或充电过程中单体电池电 压高于规定电压值时，微控制器向保护电路发出控制信号，关断充电或放电通路，实现对电 池组中各单体电池的"过充"和"过放"的保护。 在充电或放电过程中，微控制器通过电量计量电路和电流采样电路，采集电池组
的本次充电或放电电量，并将每次充电或放电电量累计，存储在数据存储器中。 在每次电源开关接通时，微控制器读取数据存储器中存储的累计充电量和累计放
电量，通过显示电路模块显示出来。显示电路模块可以是数码管显示模块，也可以是液晶显不器。 在电池放电达到规定的放电最低电压时，微控制器将电池组的当前电量计为"0"， 并在随后的充电过程中，通过电量计量电路和电流采样电路，采集电池组的本次充电电量， 从零电量开始，计量电池的当前电量，并通过显示电路模块显示电池的当前电量，通过数据 存储电路存储当前电量。 在下次放电过程中，微控制器通过电量计量电路和电流采样电路，采集电池组的 本次放电电量，并在从数据存储电路中读取的本次放电前的电池电量中核减放电电量，计 算出新的电池当前电量，并通过显示电路模块显示电池的当前电量。 本实用新型的有益效果是，可以对电池"过充"、"过放"进行有效保护的同时，计量 并显示电池的累计充电电量、累计放电电量和电池组当前电量。为准确评价电动自行车电 池的实际使用效能、充放电效率和实际使用过程对电池寿命的消耗提供了科学、有效的方 法。为电池租赁双方的公平交易提供了基础条件。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是电池盒结构示意图。
图2是控制电路板的电路连接图。 图3是微控制器的程序框图。 图中，BT1， BT2， BT3， . . . ， BTn，是串联电池组中的单体电池。
具体实施方式
以10节IOAH单体锂电池串联组成的电动自行车电池组为例，微控制器采用ATMEL公司生产的AT89S51单片机，DC/DC转换器采用美国国家半导体公司(NSC)生产的LM5007 集成电路，电流采样电路采用0. 02欧姆取样电阻，电量计量电路采用MAXIM公司生产的 DS2740电量计量集成电路，A/D转换电路采用MAXM公司生产的MAX1238，电压测量选通 电路由集成模拟开关与MAX4080高压差分放大器构成，数据存储器采用ATMEL公司生产的 AT45DB161D数据存储集成电路，保护电路采用2片IRFPS3810场效应管。按照图2连接各 部分电路，制作控制电路板。 显示电路模块采用8位数码管数字显示模块。 电池盒和电源开关采用普通电动自行车电池盒和机械锁开关。 按照图2，连接显示电路模块、电池组、电池盒和电源开关。 按照图3，编制微控制器程序。 按照图1 ，完成电池盒的组装。
权利要求一种带有电量累计显示功能的电动自行车电池，由电池盒、串联电池组、电源开关、显示电路模块和控制电路板组成，控制电路板上包括DC/DC转换器、微控制器、电流采样电路、电量计量电路、电压测量选通电路、A/D转换电路、数据存储器和保护电路，其特征在于电源开关的一端与电池组的正极相连，另一端与保护电路及DC/DC转换器的输入端相连接，微控制器与A/D转换电路、电量计量电路、数据存储电路、保护电路相连接，A/D转换电路与电压测量选通电路相连接，电压测量选通电路与串联电池组中各单体电池相连接，电量计量电路与电流采样电路相连接，电流采样电路连接在电池组的负极和电池盒的输出负极之间。
2. 根据权利要求l所述的一种带有电量累计显示功能的电动自行车电池，其特征在 于所述的电源开关和显示电路模块安装在电池盒上，显示电路模块可以是数码管显示模 块，也可以是液晶显示器。
专利摘要一种带有电量累计显示功能的电动自行车电池，由电池盒、串联电池组、电源开关、显示电路模块和控制电路板组成，对电池“过充”、“过放”进行有效保护的同时，计量并显示电池的累计充电电量、累计放电电量和电池组当前电量，为准确评价电动自行车电池的实际使用效能、充放电效率和实际使用过程对电池寿命的消耗提供了科学、有效的方法。
文档编号H01M10/48GK201518343SQ200920171439
公开日2010年6月30日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者赵建和 申请人:赵建和