专利名称：电池充放电管理装置的制作方法
技术领域：
电池充放电管理装置技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种电池充放电管理装置，尤其涉及一种可对蓄电池组的充电和 放电进行有效管理和保护的管理装置。
背景技术：
铅酸蓄电池在各行业中有着广泛的应用，尤其是随着电动自行车和电动汽车的发 展，对蓄电池的要求也越来越高，目前市场上大部分的电动自行车、电动汽车的充电器都是 为铅酸蓄电池组充电而设计的。由于铅酸蓄电池具有循环寿命长、无记忆效应、安全性好等 优点，其已成为主要的可充电蓄电池并被广泛应用于电动车辆领域。但是铅酸蓄电池也有 自身固有的一些缺陷，比如其不允许长时间过充电和过放电，即过充电易使电池极板上的 活性物质脱落，过放电容易使所述极板活性物质不可逆，这两种情况都会导致电池的失效， 缩短电池的使用寿命。因此有一个装置来管理电池充放电的过程是十分必要的。另外，在 电动车辆上，充电是由充电器来独立完成，放电则是由电量表显示来提示用户。充电过程中 充电器的工作状态和电池的性能状态都无法知晓，这给客户的维护和分析每个区域电池使 用环境的影响带来不便，且所述放电过程缺少必要的控制手段，如果使用者使用很频繁，将 影响电池的使用寿命，而充电的放电过程也没有相关的数据记录，这给电池的维修也带来 了较大的困难。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电池充放电管理装置，其能够实时检 测电池中电压、温度和电流，避免出现过充电和过放电，从而增加了电池的使用寿命。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的一种电池充放电管 理装置，其包括MCU芯片、PFC模块、输出控制模块及与所述MCU芯片连接的电池电压检测 模块，所述MCU芯片内预设有一充电曲线及阀值电压，所述电池电压检测模块与电池连接 并实时检测电池的电压值，并将检测到的电池电压值传送至所述MCU芯片，该MCU芯片将所 述电池电压值与所述阀值电压进行比较并根据比较结果控制所述输出控制模块。进一步地，所述电池充放电管理装置还包括一用于记录电池的电压、温度及电流 参数的数据记录模块。进一步地，所述电池充放电管理装置还包括分别与所述MCU芯片连接的辅助供电 模块及DC/DC转换模块。进一步地，所述MCU芯片在电池充电前先对电池的电流进行积分运算，使充进电 池的电量为前次放电电量的110% -120%之间。与现有技术相比，本实用新型所述的电池充放电管理装置有益效果是有效监测 和控制充电放电过程，防止电池过充电或过放电，增加电池使用寿命。
图1为本实用新型所述的电池充放电管理装置的工作原理图。图2为本实用新型所述电池充放电管理装置的一个具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型提供一种电池充放电管理装置，其包括MCU芯 片(microprocessor control unit，微处理机控制单兀)、PFC 模块(PowerFactor Correction，功率因数校正)、DC/DC转换模块、辅助供电模块、输出控制模块及电池电压检 测模块。外部电网中的交流电经过滤波、整流以及功率因数校正后变为高压直流电，此高压 直流电经过DC/DC转换为符合电池组充电电压的低压直流电，并通过电池组电压检测模块 实时监测电池组的电压，并将监测结果传输给MCU芯片，最后由MCU芯片做出控制。所述MCU芯片分别与所述辅助供电模块、DC/DC转换模块及电池组电压检测模块 相连接，并用于控制所述各个模块。充电时，所述MCU芯片内预设有一充电曲线并可根据该 设定好的充电曲线，对电池进行闭环控制，整个充电过程分为预充电、脉冲快速充电、补足 充电及浮充电。所述充电曲线包含有阀值电压、电流等参数。所述电池电压检测模块与所述电动车电池组的充电输出端子相连，通过该充电输 出端子来实时检测电池组内的电压值，该电压值经过A/D转换后生成的信号传送至所述 MCU芯片，所述MCU芯片将接收到的信号与预设好的充电曲线进行比对，之后将比对结果反 馈到输出控制模块，由该输出控制模块来控制电池组的充电过程，达到实时控制充电输出 的目的。所述PFC模块可以在交流转换为直流时提高电源对电的利用率，减小转换过程的 电能损耗，达到节能的目的。所述DC-DC转换模块能够产生一个更低的稳定电压，还能够提 升输入电压或将其反相至一个负电压，另外，所述DC-DC转换模块还能够在优化条件下给 出超过95%的转换效率。充电时，本实用新型所述的电池充放电管理装置的MCU芯片将对电流进行积分运 算，而形成所述预设的充电曲线，使充进电池的电量为前次放电容量的110% -120%之间。 所述MCU芯片利用所述电池电压检测模块对充电过程中电池的电压状况，判断电池的电 压、温度、电流等参数是否在正常的范围，避免对故障的电池长期充电。放电时，所述电池组 电压检测模块将实时监测电池组电压，并判断这个监控电压与MCU芯片内预设的阈值电压 的大小进行比较，由MCU芯片根据比较结果做出相应的反应和动作。另外，本实用新型所述 的电池充放电管理装置还设有一数据记录模块(未图示)，该数据记录模块用于记录充电/ 放电时保护和故障的电压、温度及电流等参数，以便能够及时查询电池的使用问题。以下为本实用新型的一个具体实施例，如图2所示，电池组的正极接电源VCC1，负 极接电源VCCl的负极，之后通过Dl连接至R8和R5，其中R5之后接Ql的基极且通过稳压 管D2与地相接，R8接Ql的集电极，Ql的发射极通过并联电容C2与C4后接地，同时Ql发 射极接UL120的电源正以及继电器Kl、K2的线圈。VCCl通过R7连接到P89LPC915的AD管脚，同时分别通过C3或R10、Rll接地。由Ql发射机提供的电压通过R4、Q6以及D2后连接到外部的报警输出正，D2的阳 极又通过C7接地。[0019]P89LPC915KM48V管脚通过Rl接至Q2的基极，Q2的发射极接地，集电极接Kl的线 圈以及D3的阳极。Kl为常闭继电器，开关的一个触点通过R16接点火锁电源入，另一个触 点直接接点火锁电源出，其中点火锁电源出又通过Cl接地。P89LPC915的KMSPEED管脚通过R2接Q3的基极，Q3的发射极接地，集电极接K2 的线圈以及D4的阳极。K2为常开继电器，其中一个触点接调速电位器入负和调速电位器出 负，另一个触点通过两个并联的电阻R12和R13接调速电位器入正和调速电位器出正。P89LPC915的PDA管脚通过R14接红色发光二极管的阳极，GLED管脚通过R15接 绿色发光二极管的阳极，两个发光二极管的阴极都接地。数据记录模块使用UL120的差分输入通道1#和通道2#作为电池组电压采集通 道；通道3#和通道4#作为电流采集通道；通道5#和通道6#作为电池温度采集通道。由于 UL120的输入范围是士500mV，故采用10K: IOM的变阻器进行电压变换，定容Cl和C2用于 稳压，减小车辆启停时的瞬间电压变化。我们设当电池组电压为72V时，电阻R5和R7选用91K0 ；当电池组电压为48V时， 电阻R5和R7选用62K0为例电池组的正极通过Dl (共阳二极管BAW56)连接到R5和R8 Q000/2W)上，R5通 过D2(稳压二极管BZX84-B13V)接地，以此产生一个稳定的电压13V提供给Ql (达林顿 管TIP122)的基极，在Ql发射极将有一个稳定的12V电压，此处的R8用来做保护电阻， C2 (100 μ /25V)和C4 (0. 1 μ )用来稳定此12V电压的输出，产生的12V电源用来给记录模块 UL120提供工作电压以及做各个继电器的驱动电压。电池的正极通过R7、RlO (3Κ)、Rll(IOK)接地，通过RIO、Rll的分压，提供一个随 电池组电压变化的低电压给单片机Ul (P89LPC915)的AD脚，经过AD转换后供给微处理器， 以此判断电池组的电压。所述单片机Ul (P89LPC915)的所有管脚均有LED的驱动能力(20mA)，PDA和GLED 两个管脚分别各驱动一个绿色和红色的LED，用作工作状态的指示，绿LED慢闪表示正常工 作，红色LED慢闪表示进入停车保护状态。当电池组的电压在正常电压范围内时，单片机U1(P89LPC915)的KM48V和KMSPEED 管脚均输出为低，Q2(2N22》和Q3QN22》均处于关闭状态，继电器Kl处于常闭状态、K2处 于常开状态，电动车正常行驶。当电池组的电压低于设定的“减速保护电压点”时，单片机U1 (P89LPC91幻的 KMSPEED管脚输出由低变高，以致Q3QN222)导通，12V的驱动电压使继电器K2由常开变为 关闭，此时调速电位器的最大输出由涨变为2. 5K，使电动车的最大速度降为原来的一半。当电池组的电压低于设定的“停车保护电压点”时，Ul (P89LPC915)的KM48V管脚 输出由低变高，以致Q2 0N222)导通，12V的驱动电压使继电器Kl由常闭变为开启，此时点 火锁断开，电动车锁定再行走，并且发出红色灯光报警。综上所述，本实用新型所述的电池充放电管理装置包括一充电电路，放电保护电 路以及数据记录电路，另设有一 MCU芯片以及一输出控制模块，在MCU芯片中设有一充电曲 线及一阀值电压，通过数据记录电路记录的电池电压值与MCU芯片中预设的充电曲线及阀 值电压进行比对，来控制和管理电池充放电，从而增加铅酸蓄电池使用寿命。尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本实用新型的范围和精神的情况 下，各种改进、增加以及取代是可能的。
权利要求1.一种电池充放电管理装置，其包括MCU芯片、PFC模块、输出控制模块及与所述MCU 芯片连接的电池电压检测模块，其特征在于所述MCU芯片内预设有一充电曲线及阀值电 压，所述电池电压检测模块与电池连接并实时检测电池的电压值，并将检测到的电池电压 值传送至所述MCU芯片，该MCU芯片将所述电池电压值与所述阀值电压进行比较并根据比 较结果控制所述输出控制模块。
2.如权利要求1所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述电池充放电管理装置 还包括一用于记录电池的电压、温度及电流参数的数据记录模块。
3.如权利要求2所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述电池充放电管理装置 还包括分别与所述MCU芯片连接的辅助供电模块及DC/DC转换模块。
4.如权利要求3所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述MCU芯片在电池充电 前先对电池的电流进行积分运算，使充进电池的电量为前次放电电量的110% -120%之 间。
专利摘要本实用新型提供一种电池充放电管理装置，其包括MCU芯片、PFC模块、输出控制模块及与所述MCU芯片连接的电池电压检测模块，所述MCU芯片内预设有一充电曲线及阀值电压，所述电池电压检测模块与电池连接并实时检测电池的电压值，并将检测到的电池电压值传送至所述MCU芯片，该MCU芯片将所述电池电压值与所述阀值电压进行比较并根据比较结果控制所述输出控制模块。与现有技术相比，本实用新型所述的电池充放电管理装置有益效果是有效监测和控制充电放电过程，防止电池过充电或过放电，增加电池使用寿命。
文档编号H02J7/10GK201830001SQ20102054102
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者朱彬彬 申请人:苏州益高电动车辆制造有限公司