一种锂电池组充放电控制器的制作方法

本发明涉及锂电池充放电控制技术领域，特别是涉及一种锂电池组充放电控制器。

背景技术：

近年来，锂电池由于其使用寿命长、自放电效应小、单体电池端电压大、能量密度高以及无记忆效应等特点，成为主流电池之一，被广泛应用。但锂电池也有自身的缺点，在充放电过程中，其过充、过放会导致电池性能下降、容量缩小、使用寿命缩短，其回路电流过大会导致电路烧毁甚至爆炸。大容量的锂电池组结构较为复杂，电池数量较多，增加了保护的难度，目前的锂电池组保护系统主要采用对多节电池构成的电池包进行整体保护，难以对单节锂电池进行精确保护。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种锂电池组充放电控制器。

其解决的技术方案是：一种锂电池组充放电控制器，包括锂电池组和控制器，所述锂电池组包括至少2个串联的锂电池，还包括供电电路、上电检测电路、充放电检测电路、充电控制电路、放电控制电路和负载接入检测电路，所述控制器选用型号为ht66f004的单片机；所述上电检测电路用于检测所述供电电路的工作状态，其输出信号送入所述单片机的引脚5；所述充放电检测电路用于检测所述锂电池组的工作状态，其检测信号通过模拟开关芯片输入到所述单片机中，所述单片机的引脚2用于控制所述充放电检测电路的工作状态；所述充电控制电路用于控制所述锂电池组的充电状态，其控制端连接所述单片机的引脚4；所述放电控制电路用于控制所述锂电池组的放电状态，其控制端连接所述单片机的引脚3；所述负载接入检测电路用于负载接入检测和负载电流采样，并将接入信号送入所述单片机的引脚19，将电流采样信号送入所述单片机的引脚18。

进一步的，所述供电电路包括dc30v电源，dc30v电源与锂电池组的正极分别通过二极管d3、d2连接电阻r55的一端，电阻r55的另一端依次通过串联的电阻r54、r53、r52、r51连接电容c10的一端和三极管q25的集电极，三极管q25的发射极连接电容c11的一端和vcc5v电源供电端口，三极管q25的基极与电容c110、c11的另一端接地。

进一步的，所述上电检测电路包括三极管q12，三极管q12的集电极通过电阻r46连接单片机的引脚5，三极管q12的发射极接地，三极管q12的基极连接电阻r47、r48的一端，电阻r47的另一端接地，电阻r48的另一端连接dc30v电源。

进一步的，所述充放电检测电路包括多个结构相同的检测支路，所述检测支路包括mos管qj，mos管qj的栅极均通过电阻r13连接单片机的引脚2，mos管qj的漏极通过电阻rn连接且仅连接一个互不相同的锂电池的正极，mos管qj的源极通过电阻rm接地，并通过电阻rp连接电容cq的一端和模拟开关芯片输入端，电容cq的另一端接地。

进一步的，所述检测支路的数量与锂电池数量相同。

进一步的，所述模拟开关芯片选用型号为cd4051b，cd4051b还连接采样热敏电阻ntc的引脚2，采样热敏电阻ntc的引脚2还通过电容c9接地，并通过电阻r35连接单片机的引脚13，采样热敏电阻ntc的引脚1连接vcc5v电源供电端口。

进一步的，所述充电控制电路包括三极管q3，三极管q3的基极通过电阻r2连接单片机的引脚4，并通过电阻r1接地，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极连接电阻r3、r5的一端，电阻r3的另一端连接dc30v电源，并通过二极管d4连接mos管q4的漏极，电阻r5连接mos管q4的栅极，mos管q4的源极连接锂电池组的正极。

进一步的，所述放电控制电路包括mos管q2，mos管q2的栅极通过电阻r44连接单片机的引脚3，mos管q2的源极通过电阻r49接地，mos管q2的漏极连接二极管d1的正极、电容c15的一端和锂电池组的负输出端口，二极管d1的负极与电容c15的另一端连接锂电池组的正极和正输出端口。

进一步的，所述负载接入检测电路包括三极管q13，三极管q13的基极连接电阻r50、电容c13的一端和单片机的引脚18，电阻r50的另一端连接mos管q2的源极，三极管q13的发射极接地，三极管q13的集电极通过电阻r62连接电容c16的一端和单片机的引脚19。

进一步的，所述单片机还连接有指示灯电路，所述指示灯电路包括红色指示灯led1、led3和绿色指示灯led2、led4，led1-led4的正极分别通过电阻r37-r40连接单片机的阴极7-10，led1-led4的负极接地。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明在锂电池组充放电过程中对每块锂电池进行实时监测，实现充放电电压、电流和温度的精确监控，并在锂电池出现故障时形成及时有效的保护，提高了对锂电池组管理和监控的水平，形成整体可靠的保护。

附图说明

图1为本发明供电电路原理图。

图2为本发明上电检测电路原理图。

图3为本发明充放电检测电路原理图。

图4为本发明充电控制电路原理图。

图5为本发明放电控制电路和负载接入检测电路原理图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图5对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

一种锂电池组充放电控制器，包括锂电池组和控制器，锂电池组包括至少2个串联的锂电池，还包括供电电路、上电检测电路、充放电检测电路、充电控制电路、放电控制电路和负载接入检测电路，控制器选用型号为ht66f004的单片机。上电检测电路用于检测供电电路的工作状态，其输出信号送入单片机的引脚5。充放电检测电路用于检测锂电池组的工作状态，其检测信号通过模拟开关芯片输入到单片机中，单片机的引脚2用于控制充放电检测电路的工作状态。充电控制电路用于控制锂电池组的充电状态，其控制端连接单片机的引脚4。放电控制电路用于控制锂电池组的放电状态，其控制端连接单片机的引脚3。负载接入检测电路用于负载接入检测和负载电流采样，并将接入信号送入单片机的引脚19，将电流采样信号送入单片机的引脚18。

如图1所示，供电电路包括dc30v电源，dc30v电源与锂电池组的正极分别通过二极管d3、d2连接电阻r55的一端，电阻r55的另一端依次通过串联的电阻r54、r53、r52、r51连接电容c10的一端和三极管q25的集电极，三极管q25的发射极连接电容c11的一端和vcc5v电源供电端口，三极管q25的基极与电容c110、c11的另一端接地。其中dc30v电源与锂电池组并联形成双路电源，然后经电阻分压后送入由三极管q25与电容c10、c11形成的稳压器将电压稳定后，作为vcc5v电源供电端口为单片机和模拟开关芯片进行供电。

如图2所示，上电检测电路包括三极管q12，三极管q12的集电极通过电阻r46连接单片机的引脚5，三极管q12的发射极接地，三极管q12的基极连接电阻r47、r48的一端，电阻r47的另一端接地，电阻r48的另一端连接dc30v电源。当接通dc30v电源时，dc30v电源通过电阻r47、r48分压使三极管q12导通，单片机的5脚电压被拉低，从而检测到充电口out接通。

如图3所示，充放电检测电路包括多个结构相同的检测支路，检测支路包括mos管qj，mos管qj的栅极均通过电阻r13连接单片机的引脚2，mos管qj的漏极通过电阻rn连接且仅连接一个互不相同的锂电池的正极，mos管qj的源极通过电阻rm接地，并通过电阻rp连接电容cq的一端和模拟开关芯片输入端，电容cq的另一端接地。其中，检测支路的数量与锂电池数量相同，本使用新型以7个串联的锂电池组成的锂电池组j1为例，即包括锂电池bt1-bt7，7个mos管qj，j∈（5，6，7，8，9，10，11）；7个电阻rn，n∈（6，7，8，9，10，11，12）；7个电阻rm，m∈（14，15，16，17，18，19，20）；7个电阻rp，p∈（22，24，26，28，30，32，34）；7个电容cq，q∈（1，2，3，4，5，6，7）。

具体使用时，模拟开关芯片选用型号为cd4051b，当充电口out接通后，单片机的引脚2输出高电平使7个mos管qj导通，充放电检测电路开始工作。通过采样电阻循环检测每节锂电池电压，例如，在检测锂电池bt1的充放电电压时，cd4051b通过引脚1检测采样电阻r12，r20的分压值确定锂电池bt1的电压。cd4051b的引脚12连接热敏电阻ntc的引脚2，热敏电阻ntc的引脚2还通过电容c9接地，并通过电阻r35连接单片机的引脚13，热敏电阻ntc的引脚1连接vcc5v电源供电端口。cd4051b通过引脚12对热敏电阻ntc的电压进行采样从而检测锂电池组j1工作温度。

如图4所示，充电控制电路包括三极管q3，三极管q3的基极通过电阻r2连接单片机的引脚4，并通过电阻r1接地，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极连接电阻r3、r5的一端，电阻r3的另一端连接dc30v电源，并通过二极管d4连接mos管q4的漏极，电阻r5连接mos管q4的栅极，mos管q4的源极连接锂电池组j1的正极。当检测到每节锂电池电压和温度均处于安全范围值内时，单片机的引脚4输出低电平信号使三极管q3基极失电截止，继而mos管q4栅极由短路变为得电导通，dc30v电源开始对锂电池组j1进行充电。在充电过程中，再通过cd4051b循环检测每节锂电池的电压和锂电池组j1工作温度，当检测到电池充满或电池温度过高后，关闭充电。

如图5所示，放电控制电路包括mos管q2，mos管q2的栅极通过电阻r44连接单片机的引脚3，mos管q2的源极通过电阻r49接地，mos管q2的漏极连接二极管d1的正极、电容c15的一端和锂电池组j1的负输出端口，二极管d1的负极与电容c15的另一端连接锂电池组j1的正极和正输出端口。负载接入检测电路包括三极管q13，三极管q13的基极连接电阻r50、电容c13的一端和单片机的引脚18，电阻r50的另一端连接mos管q2的源极，三极管q13的发射极接地，三极管q13的集电极通过电阻r62连接电容c16的一端和单片机的引脚19。

锂电池组j1放电时，负载接入检测电路会对负载是否接入进行检测，当锂电池组j1输出口j1没有负载接入时，单片机引脚3输出高电平使mos管q2栅极得电但不导通；当锂电池组j1输出口j1接入负载时，mos管q2漏极得电从而导通，mos管q2源极的输出电压使三极管q13基极得电导通，使单片机引脚19被拉低，检测到负载接入。同时，cd4051b循环检测每节锂电池电压和锂电池组j1的放电温度，并对流入电阻r49的电流进行检测从而判断放电电流的大小，当某一项参数出现异常时，单片机的引脚3输出低电平，关闭放电。

单片机还连接有指示灯电路，指示灯电路包括红色指示灯led1、led3和绿色指示灯led2、led4，led1-led4的正极分别通过电阻r37-r40连接单片机的阴极7-10，led1-led4的负极接地。当锂电池组j1处于正常充电时，绿色指示灯led2亮，当充电过程中出现异常时，红色指示灯led1亮；当锂电池组j1处于正常放电时，绿色指示灯led4亮，当放电过程中出现异常时，红色指示灯led3亮。从而起到有效的充放电状态指示作用，方便使用人员判断锂电池组j1状态。

综上所述，本发明在锂电池组充放电过程中对每块锂电池进行实时监测，实现充放电电压、电流和温度的精确监控，并在锂电池出现故障时形成及时有效的保护，提高了对锂电池组管理和监控的水平，形成整体可靠的保护。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。