專利名稱：一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池技術領域，特別是涉及一種動力電池組的檢測維護和均衡保
養(yǎng)設備。
背景技術：
目前，隨著鋰離子電池技術的不斷更新和發(fā)展，其質輕、高容、長壽命的優(yōu)點逐漸得到消費者的青睞。其中，鋰動力電池組在電動汽車、電動摩托車和電動自行車以及其他動力用電器上的應用迅速發(fā)展。鋰電池和其他類型的電池相比較，其均衡與維護保養(yǎng)問題特別明顯，目前已經引 起了廣大電池及電動車生產廠家的重視。對于動力電池組，其通過多個單體電池串聯(lián)在一起，從而實現(xiàn)達到所需要電壓的目的。一個動力電池組，其在經過一段時間的充放電使用后，各個單體電池之間就會出現(xiàn)例如電壓有高有底的不均衡以及容量不均衡等問題，甚至會造成單體電池發(fā)生損壞，這些問題使得整個動力電池組不能繼續(xù)使用，或者降低了動力性能，這一直是電池生產廠家加以研究和需要解決的問題。例如，一個電動汽車的動力電池組，最初充滿電后，電動汽車一次可行駛40公里，但是在經過一段時間的充放電使用后，由于單體電池出現(xiàn)了問題，那么該動力電池組充滿電后，電動汽車可能只能行駛20公里甚至更少的距離。為此，對于鋰離子動力電池組，如果用戶使用時出現(xiàn)問題，有的電池廠家許諾有問題就換，這大大增加了生產運營成本，給電池廠家?guī)韲乐氐慕洕鷵p失。同樣，鎳氫、鎳鎘及鉛酸等其他類型動力電池組也存在相同的問題，特別是有些電池組沒有保護板或保護板失效、一旦有一個單體電池損壞，很容易使整組電池的其他單體過充損壞。因此，目前迫切需要開發(fā)出一種技術，其可以對鋰離子動力電池組以及其他類型的動力電池組進行定期檢測維護，在電池組中單體電池的電壓不均衡時進行電壓均衡保養(yǎng)，并且在單體電池發(fā)生問題時，及時進行檢測并提示電池廠家等用戶及時進行維修，從而大大提高動力電池組的工作性能，有效延長整個動力電池組的使用壽命，增強電池組用戶的產品使用感受。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其可以對鋰離子動力電池組以及其他類型的動力電池組進行定期檢測維護，在電池組中單體電池的電壓不均衡時進行電壓均衡保養(yǎng)，從而大大提高動力電池組的工作性能，有效延長整個動力電池組的使用壽命，增強電池組用戶的產品使用感受，有利于擴大電池廠家的產品生產應用前景，促進電動車產業(yè)的應用，能夠形成產業(yè)的規(guī)?；?，具有重大的生產實踐意義。為此，本實用新型提供了一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，所述動力電池組包括有多個串聯(lián)在一起的單體電池，該設備包括有一個切換充電電路100、多個單體電池均衡充電電路200、多個單體電池電壓采樣電路300和一個單片機控制系統(tǒng)400，其中切換充電電路100，分別與所述動力電池組和單片機控制系統(tǒng)400相連接，所述切換充電電路包括有一個外部充電器和一個內部充電電源；每個單體電池均衡充電電路200，分別與動力電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)400相連接； 每個單體電池電壓采樣電路300，分別與動力電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)400相連接。單片機控制系統(tǒng)包括有光電隔離的通信接口與主控制機相連接。其中，所述切換充電電路100還包括有一個內外充電切換繼電器K2和一個單體充電切換繼電器K1，所述內部充電電源與所述內外充電切換繼電器K2的常閉點A相連接，所·述外部充電器與所述內外充電切換繼電器K2的常開點B相連接，所述內外充電切換繼電器K2和單體充電切換繼電器Kl相連接，所述單體充電切換繼電器Kl的常開點C與動力電池組BT相連接；所述單片機控制系統(tǒng)400分別與所述內外充電切換繼電器K2和單體充電切換繼電器Kl相連接。其中，所述單體電池均衡充電電路200，包括有一個DC恒流恒壓控制電路201、一個光電耦合電阻Ur為主控的單體電池充電電壓調節(jié)電路202和一個單體電池充電電流采樣電路203，所述DC恒流恒壓控制電路201分別與所述UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202和單體電池充電電流采樣電路203相連接。其中，所述DC恒流恒壓控制電路包括有一個單體電池充電電源Vin，所述單體電池充電電源Vin分別接電流采樣電阻Rw、DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳3、電容Cl和所述單體電池充電電流采樣電路203中的電阻R5，電流采樣電阻Rw分別接所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳I、5、6以及所述單體電池充電電流采樣電路203中的電阻R4，所述電容Cl的另一端分別接所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳7、電容C2、二極管D的正極、UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202中的光電耦合電阻Ur輸入端、電容C和單體電池的負極；所述電容C2接DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳8，所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳2依次接電感L、繼電器K3n和單體電池的正極，所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳4分別接電阻R1、UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202中的光電耦合電阻Ur的節(jié)點Ζ，所述電阻Rl的另一端分別接電感L與繼電器Κ3η之間的節(jié)點、電容C。其中，所述單體電池充電電流采樣電路203包括有運算放大器U4，所述運算放大器U4的正向輸入端分別接電阻R5和電阻R6，所述電阻R6接地；所述運算放大器U4的反向輸入端分別接電阻R4和電阻R3，所述電阻R3接電阻R7，所述電阻R7分別接采樣電流輸出端Iout和電容C3，所述電容C3與電阻R6相接；所述運算放大器U4的輸出端與所述電阻R3和電阻R7之間的節(jié)點相連接，所述運算放大器U4的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接，所述運算放大器U4的接地端Vss 接-12V。 其中，所述UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202包括有一個與光電耦合電阻Ur耦合的光電稱合二極管，所述光電稱合二極管的正極分別接5V的直流電源，所述光電稱合二極管另一端一個三極管Q2的集電極；所述三極管Q2的發(fā)射極接電阻R9和一個運算放大器U3的反向輸入端，所述電阻R9接地；所述三極管Q2的基極接運算放大器U3的輸出端，所述運算放大器U3的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接,所述運算放大器U3的接地端Vss接地；所述運算放大器U3的正向輸入端分別接電阻R8和一個單片機DA輸出電壓的調節(jié)控制端DV。其中，所述單體電池電壓采樣電路300包括有一個運算放大器U5，所述運算放大器U5的正向輸入端分別接電阻R62和R64，所述電阻R62與單體電池B的正極相連接，所述電阻R64接地； 所述運算放大器U5的反向輸入端分別接電阻R63和電阻R61，所述電阻R63與單體電池的負極相連接，所述電阻R61與運算放大器U5的輸出端相連接，所述運算放大器U5的輸出端與采樣電壓輸出端Vout相連接；所述運算放大器U5的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接，所述運算放大器U5的另一端Vss與-12V的直流電源相連接。其中，包括有機殼1，所述機殼11的正面設置有兩個電池組夾具12，所述機殼11的正面還設置有多個單體電池充電狀態(tài)指示燈13、一個電池組充電狀態(tài)指示燈14、多個單體電池充電接口 15和多個單體電池電壓采樣接口 16，所述機殼11的背面還設置有一個光電隔離計算機通信接口 17。其中，所述檢測維護和均衡保養(yǎng)設備和主控制機一起組成用于多個動力電池組的、包括上下位機的分布控制系統(tǒng)設備。由以上本實用新型提供的技術方案可見，與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型提供了一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其可以對鋰離子動力電池組以及其他類型的動力電池組進行定期檢測維護，在電池組中單體電池的電壓不均衡時進行電壓均衡保養(yǎng)，從而大大提高動力電池組的工作性能，有效延長整個動力電池組的使用壽命，增強電池組用戶的產品使用感受，有利于擴大電池廠家的產品生產應用前景，促進電動車產業(yè)的應用，能夠形成產業(yè)的規(guī)模化，具有重大的生產實踐意義。

圖I為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備的電路結構的方框圖；圖2為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備在具有一個單體電池均衡充電電路和一個單體電池電壓采樣電路時的電路結構簡圖；圖3為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備中一個單體電池均衡充電電路的電路框圖；圖4為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備中一個單體電池均衡充電電路的具體電路線路圖；圖5為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備中一個單體電池電壓采樣電路的電路圖；[0036]圖6為通過運用本實用新型，所形成的多個電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)總控制系統(tǒng)的結構框圖；圖7為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備具有一種外觀結構示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。圖I為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備的電路結構的方框圖。參見圖1，本實用新型提供了一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，所述動力電池組包括有多個串聯(lián)在一起的單體電池，該設備包括有一個切換充電電路100、多個單·體電池均衡充電電路200、多個單體電池電壓采樣電路300和一個單片機控制系統(tǒng)400，其中切換充電電路100，分別與所述動力電池組和單片機控制系統(tǒng)400相連接，所述切換充電電路100包括有一個外部充電器(所述外部充電器與外部電源相連接)和一個內部充電電源，用于實時接收所述單片機控制系統(tǒng)400發(fā)送的充電指令，當該充電指令為外部充電器充電指令或內部充電電源充電指令時，分別對應地將所述外部充電器或者內部充電電源與動力電池組相連通而進行充電(串聯(lián)充電)，即具體為當該充電指令為外部充電器充電指令時，實時將外部充電器與動力電池組相導電連通，斷開內部充電電源與動力電池組之間的連接，從而由外部充電器對整個動力電池組進行充電(即外部充電)；而當該充電指令為內部充電電源充電指令時，實時將內部充電電源與動力電池組相導電連通，斷開外部充電器與動力電池組之間的連接，從而由內部充電電源對整個動力電池組進行充電(即內部充電)；此外，當該充電指令為電池組整體充電切斷指令時，實時切斷外部充電器或內部充電電源兩者與動力電池組之間的連接；每個單體電池均衡充電電路200，分別與動力電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)400相連接，用于實時接收所述單片機控制系統(tǒng)400發(fā)送的充電指令，當該充電指令為單體電池均衡充電啟動指令時，實時對所連接的一個單體電池進行均衡充電(即先進行單體電池恒流充電，然后進行恒壓充電)，反之，當該充電指令為單體電池均衡充電停止指令時，實時停止對所連接的一個單體電池進行充電；每個單體電池電壓采樣電路300，分別與動力電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)400相連接，用于實時采集所連接的單體電池的電壓，然后輸出給單片機控制系統(tǒng) 400 ；單片機控制系統(tǒng)400，分別與切換充電電路100、所述多個單體電池均衡充電電路200和多個單體電池電壓采樣電路300相連接，用于實時設置外部充電器充電指令和內部充電電源充電指令(需要說明的是，這兩個指令用戶不僅可以通過本發(fā)明設備表面設置的按鍵來輸入設置，還可以通過所述單片機控制系統(tǒng)400內預先設置的程序，如自動檢測均衡保養(yǎng)運行程序來輸入設置)，然后轉發(fā)給切換充電電路100，以及預先設置單體電池的充電電壓上限，并且實時接收所述多個單體電池電壓采樣電路300采樣輸出的多個單體電池的電壓，當外部充電器或內部充電電源對整個動力電池組進行充電時，如果某一個或者多個單體電池的電壓達到所述單體電池充電電壓上限時，首先向切換充電電路100發(fā)出電池組整體充電切斷指令，從而控制所述切換充電電路100實時切斷外部充電器或內部充電電源兩者與動力電池組之間的連接，然后對所述多個單體電池均衡充電電路200分別發(fā)出一個單體電池均衡充電啟動指令，控制所述單體電池均衡充電電路200實時對所連接的每個單體電池進行均衡充電，直到該單體電池的電壓都達到所述單體電池充電電壓上限為止(即在某個單體電池的電壓達到所述單體電池充電電壓上限時，實時停止對其繼續(xù)充電)。需要說明的是，具體實現(xiàn)上，本實用新型可以通過在設備外殼表面設置一個外部充電按鍵和一個內部充電電源充電按鍵，來分別向單片機控制系統(tǒng)400輸入外部充電器充電指令內部充電電源充電指令，實現(xiàn)控制是由外部電源還是內部充電電源來對動力電池組進行充電。具體實現(xiàn)上，所述外部充電器可以與電壓為220V的外部電源相連接，當然還可以根據(jù)需要，可以是240V以及其他電壓數(shù)值的外部電源。所述內部充電電源可以是本實用新 型設備內設置的其他電池組，還可以是發(fā)電機等發(fā)電設備。具體實現(xiàn)上，所述單片機控制系統(tǒng)400可以為包括有至少一片帶24位模數(shù)AD轉換的單片機。需要說明的是，對于本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，可以設置多個這種設備，從而可以對多個動力電池組進行檢測維護和均衡保養(yǎng)，從而滿足高電壓電動汽車的使用需求，重要的適用于對高電壓電動汽車的日常維護需求。在本實用新型中，可以由多個本實用新型提供的動力電池組檢測和均衡保養(yǎng)設備和主控制機一起，組成對多個動力電池組上下位機的分布控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對多個動力電池組的日常檢測維護和均衡保養(yǎng)。圖2為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備在具有一個單體電池均衡充電電路和一個單體電池電壓采樣電路時的電路結構簡圖。參見圖2所示,具體實現(xiàn)上,所述切換充電電路100具體包括有一個內外充電切換繼電器K2、一個單體充電切換繼電器Kl、一個外部充電器(所述外部充電器與外部電源相連接)和一個內部充電電源，其中，所述內部充電電源與所述內外充電切換繼電器K2的常閉點A相連接，所述外部充電器與所述內外充電切換繼電器K2的常開點B相連接，所述內外充電切換繼電器K2和單體充電切換繼電器Kl相連接，所述單體充電切換繼電器Kl的常開點C與動力電池組BT相連接，所述單體充電切換繼電器Kl的常閉點C空置(不連接其他部件)。在本實用新型中，參見圖2，為了讓所述單片機控制系統(tǒng)400可以控制所述內外充電切換繼電器K2和單體充電切換繼電器Kl的工作狀態(tài)，所述單片機控制系統(tǒng)400上設置有繼電器JK接口，該JK接口分別與所述內外充電切換繼電器K2和單體充電切換繼電器Kl相連接，用于控制K2和Kl的通電和失電狀態(tài)。需要說明的是，對于一個繼電器來說，它是通過通電來控制常開觸點的閉合，通過失電來控制常開觸點的斷開和常閉觸點的閉合。在本實用新型中，對于K2來說，JK接口輸出電壓給K2使其通電，那么K2的常開點B閉合接通，如果JK接口不輸出電壓給K2，那么K2失電，常閉點A閉合接通；對于Kl來說，JK接口輸出電壓給Kl使其通電，那么Kl的常開點C閉合接通，如果JK接口不輸出電壓給K1，那么Kl失電，常閉點D閉合接通。參見圖2，對于切換充電電路100，如果K2常開點B閉合接通以及Kl常開點C閉合接通，那么動力電池組與外部充電器相連通，此時形成了對電池組的外部動力充電回路，從而外部電源可以對電池組進行外部充電。為了實現(xiàn)外部充電的目的，所述單片機控制系統(tǒng)400輸出給切換充電電路100的外部充電器充電指令具體體現(xiàn)為通過調節(jié)JK接口的輸出電壓來控制所述切換充電電路100中Kl和K2的通電以及失電狀態(tài)，從而最終達到控制K2常開點B閉合接通以及Kl常開點C閉合接通的效果，從而實現(xiàn)由外部電源對電池組進行外部充電。而如果K2常閉點A閉合接通以及Kl常開點C閉合接通，那么動力電池組與內部充電電源相連通，此時形成對電池組的內部充電回路，所述內部充電電源可以對電池組進行內部充電。為了實現(xiàn)內部充電的目的，所述單片機控制系統(tǒng)400輸出給切換充電電路100 的內部充電電源充電指令具體體現(xiàn)為通過調節(jié)JK接口的輸出電壓來控制所述切換充電電路100中Kl和K2的通電以及失電狀態(tài)，從而最終達到控制K2常閉點A閉合接通以及Kl常開點C閉合接通的效果，最終實現(xiàn)由內部充電電源對動力電池組進行內部充電。此外，如上所述，如果JK接口不輸出電壓給K1，那么Kl失電，常閉點D閉合接通，這時外部充電器和內部充電電源兩者斷開與動力電池組之間的連接。為了實現(xiàn)切斷外部充電器和內部充電電源兩者與動力電池組之間連接的這個目的，所述單片機控制系統(tǒng)400輸出給切換充電電路100的電池組整體充電切斷指令具體體現(xiàn)為通過JK接口的輸出電壓來控制所述切換充電電路100中Kl的通電以及失電狀態(tài)，從而最終達到控制Kl常閉點2閉合接通的效果。為了讓所述單片機控制系統(tǒng)400可以對內部充電電源的充電電壓和充電電流數(shù)據(jù)進行采集和控制，所述單片機控制系統(tǒng)400上設置有VK和IK接口，用于分別控制內部充電電源的充電恒電壓和充電恒電流。此外，為了獲得外部充電器或內部充電電源的工作電壓，所述單片機控制系統(tǒng)400上還設置有VC接口。此外，參見圖2，具體實現(xiàn)上，所述單片機控制系統(tǒng)400上還設置有VB接口和充電狀態(tài)指示燈，其中，所述VB接口用于連接動力電池組的兩端，從而獲得動力電池組兩端的電壓，所述充電狀態(tài)指示燈用于指示本實用新型系統(tǒng)的工作狀態(tài)。圖3為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備中一個單體電池均衡充電電路的電路框圖，圖4為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備中一個單體電池均衡充電電路的具體電路線路圖。參見圖3、圖4，具體實現(xiàn)上，對于本實用新型提供的單體電池均衡充電電路200，包括有一個DC (直流)恒流恒壓控制電路201、一個光電耦合電阻UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202和一個單體電池充電電流采樣電路203，所述DC (直流)恒流恒壓控制電路201分別與所述光電耦合電阻Ur單體電池充電電壓調節(jié)電路202和單體電池充電電流采樣電路203相連接，其中所述DC (直流)恒流恒壓控制電路包括有一個單體電池充電電源Vin，所述單體電池充電電源Vin分別接電流采樣電阻Rw、DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳3、電容Cl和所述單體電池充電電流采樣電路203中的電阻R5，電流采樣電阻Rw分別接所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳1、5、6以及所述單體電池充電電流采樣電路203中的電阻R4，所述電容Cl的另一端分別接所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳7、電容C2、二極管D的正極、UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202中的光電耦合電阻Ur —端、電容C和單體電池B的負極；所述電容C2接Ul的針腳8，所述Ul的針腳2依次接電感L、繼電器K3n和單體電池B的正極，所述Ul的針腳4分別接電阻R1、UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202中的光電耦合電阻Ur的節(jié)點Ζ，所述電阻Rl的另一端分別接電感L與繼電器Κ3η之間的節(jié)點、電容C0需要說明的是，Ul芯片可以為恒流恒壓控制芯片MC34063，該芯片是控制電流與電壓的主要芯片，Vin可達DC3 40V，在本實用新型中，所述單體電池充電電源Vin是7V，它用RW采樣來控制電流(同時我們也用此電阻采樣電流給單片機)，用Rl與Ur的分壓來控制Vout輸出電壓，所以控制Ur的電阻大小就可以達到控制輸出電壓的效果。參見圖4，所述單體電池充電電流采樣電路203包括有運算放大器U4，所述運算放大器U4的正向輸入端分別接電阻R5和R6，所述R6接地。所述運算放大器U4的反向輸入端分別接電阻R4和R3，所述R3接電阻R7，所述電阻R7分別接采樣電流輸出端Iout和電容C3，所述電容C3與電 阻R6相接。此外，所述運算放大器U4的輸出端與所述電阻R3和R7之間的節(jié)點相連接，所述運算放大器U4的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接，所述運算放大器U4的接地端 Vss 接-12V。參見圖4，所述UR單體電池充電電壓調節(jié)電路202包括有一個與光電耦合電阻Ur率禹合的光電稱合二極管，所述光電稱合二極管的正極分別接5V的直流電源，所述光電I禹合二極管另一端接一個三極管Q2的集電極，所述三極管Q2的發(fā)射極接電阻R9和一個運算放大器U3的反向輸入端，所述電阻R9接地，所述三極管Q2的基極接運算放大器U3的輸出端，所述運算放大器U3的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接，所述運算放大器U3的接地端Vss接地。所述運算放大器U3的正向輸入端分別接電阻R8和一個單片機DA輸出電壓的調節(jié)控制端DV。具體實現(xiàn)上，所述DV端可以是單片機控制系統(tǒng)400中具有的單片機DA輸出電壓用來控制U3，U3及三極管組成對光耦二極管端的恒流控制電路，控制光耦二極管電流的大小同時就決定了另一端電阻Ur的大小，這樣就達到了單體充電恒壓輸出的控制。在本實用新型中，具體實現(xiàn)上，為了讓所述單片機控制系統(tǒng)400可以控制所述繼電器K3n的工作狀態(tài)，進而控制對單體電池均衡充電電路200是否對單體電池B進行均衡充電，參見圖2、圖4，具體實現(xiàn)上，所述單片機控制系統(tǒng)400上還設置有JVn接口和Ix接口，所述JVn接口是所述單體電池均衡充電電路200中的繼電器Κ3η的驅動線圈，用于控制繼電器Κ3η的通電和失電狀態(tài)。在本實用新型中，參見圖2、圖4，所述Ix接口與所述單體電池均衡充電電路200中采樣電流輸出端Iout相連接，從而所述單片機控制系統(tǒng)400可以獲知所述單體電池均衡充電電路200中是否有無充電電流，即是否在進行充電。同樣需要說明的是，對于一個繼電器來說，它是通過通電來控制常開觸點的閉合，通過失電來控制常開觸點的斷開和常閉觸點的閉合。對于繼電器Κ3η來說，JVn接口輸出電壓給Κ3η使其通電，那么Κ3η的常開點E閉合接通,這時所述單體電池均衡充電電路200對單體電池B進行均衡充電，而如果JVn接口不輸出電壓給K3n，那么Κ3η失電，Κ3η的常開點E斷開，這時所述單體電池均衡充電電路200不再對單體電池B進行均衡充電。為了實現(xiàn)控制所述單體電池均衡充電電路200的充電狀態(tài)的目的，所述單片機控制系統(tǒng)400輸出給單體電池均衡充電電路200的單體電池均衡充電啟動指令具體體現(xiàn)為通過調節(jié)JVn接口的輸出電壓來控制所述單體電池均衡充電電路200中Κ3η的通電以及失電狀態(tài)，從而最終達到控制Κ3η的常開點E閉合接通和斷開的效果,從而控制單體電池均衡充電電路200是否對對單體電池B進行均衡充電。對于本實用新型，其在動力電池組放電后開始檢測各單體電池，在動力電池組的充電過程中可檢測診斷出單體的低容的情況、若無大問題可以進行單體均衡充電保養(yǎng)，使電池組保持最佳狀況。需要說明的是，對于本實用新型，當單片機控制系統(tǒng)400通過單體電池電壓采樣電路300檢測到通過外部充電或者內部充電，使得某一個單體電壓充到上限時，繼電器接口 JK動作使Kl切換到常閉點D，即動力電池組的充電回路被切斷，本實用新型的設備可以 自動進入單體均衡充電狀態(tài)，即先對各單體恒流充電后進行恒壓充電。對于一個單體電池來說，其恒流充電過程，參見圖4所示，某路單體電池充電電源Vin經電流采樣電阻RW，進入到DC控制電路，即電阻通過單體電流時兩端形成的電壓等于或小于300mV (即DC恒流恒壓控制芯片Ul的預設開關電壓)，則自動切斷或開通輸出通路、如此反復，再通過D、L、C儲能濾波，以達到控制恒流，當某單體的電池電壓恒流充電到達電壓上限時，在單片機控制系統(tǒng)400的繼電器接口 JVn的作用下，使K3n關斷，如此各單體都達到電壓上限后，轉為恒壓充電；因為各單體電池所設定的上限電壓是一樣的，所以這時的各單體電池的電壓基本均衡。對于一個單體電池來說，其恒壓充電過程，參見圖4所示，因為電池內阻及線路等通過電流時造成虛電壓的存在，故此時單體電池的電壓并沒有達到真正所需的電壓值，要進行恒壓充電才可將電壓穩(wěn)定；電阻Rl采集輸出點的電壓，并通過與光電耦合電阻Ur的分壓點Z (即Ul的4腳)來控制輸出電壓達到穩(wěn)定值，而UR電路實際是通過對光耦二極管一側電流的控制，來實現(xiàn)對Ur電阻值的控制，進而調節(jié)單體充電輸出電壓；因為單片機已經對各單體的電池電壓進行了采集見圖5、這樣通過PID (比例-積分-微分)調節(jié)對輸出電壓就可以構成了閉環(huán)的恒壓調節(jié)控制；某單體恒壓充電到關斷電流參數(shù)后、再次關斷JVn繼電器的Κ3η，當各單體電池的恒壓充電都停止后，均衡保養(yǎng)結束。圖5為本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備中一個單體電池電壓采樣電路的電路圖。參見圖5，所述單體電池電壓采樣電路300包括有一個運算放大器U5及電阻R61、R62、R63、R64組成的差分采樣電路，所述運算放大器U5的正向輸入端分別接電阻R62和R64，所述電阻R62與單體電池B的正極相連接，所述電阻R64接地；所述運算放大器U5的反向輸入端分別接電阻R63和電阻R61，所述電阻R63與單體電池B的負極相連接，所述電阻R61與運算放大器U5的輸出端相連接，所述運算放大器U5的輸出端與采樣電壓輸出端Vout相連接；所述運算放大器U5的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接，所述運算放大器U5的接地端Nss與-12V的直流電源相連接。對應地，參見圖2、圖5，所述單片機控制系統(tǒng)400上還設置有Vx接口，所述Vx接口用于連接所述多路單體電池電壓采樣電路300的各采樣電壓輸出端Vout，從而所述單片機控制系統(tǒng)400可以獲得所述單體電池電壓采樣電路300所采集的單體電池電壓。圖6為通過運用本實用新型，所形成的多個電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)總控制系統(tǒng)的結構框圖。參見圖6，對于本實用新型，為了實現(xiàn)對高電壓的大串數(shù)電池組的檢測控制，鑒于高精度模數(shù)AD的單片機采集數(shù)據(jù)量不會太大，例如每個單體電池的電池電壓及充電電流數(shù)據(jù)，為了實現(xiàn)對多個電池組進行檢測維護和均衡保養(yǎng)，多個電池組的總控制系統(tǒng)可以包括有多個如圖I、圖2所示的本實用新型設備，參見圖6所示， 圖6所示的檢測維護和均衡保養(yǎng)總控制系統(tǒng)包括有八個如圖I、圖2所示的本實用新型設備，即設備I至設備8，這多個設備之間相互串聯(lián)，同時在串聯(lián)時它們的地電壓不同即不能共地。在本實用新型中，所示設備I至設備8分別通過一個URAT光電隔離通信接口 Ut與主控制機相連接，所述主控制系統(tǒng)為一個高速大內存的32位單片機，其可以以電子切換方式分別收集各分系統(tǒng)(即設備I至設備8)的數(shù)據(jù)，然后傳送給PC機并下傳控制命令，主充電的總電壓/電流采集及主充電與單體充電切換控制仍由第一位置的單片機負責。需要說明的是，URAT接口采用光電隔離的通訊技術實現(xiàn)計算機監(jiān)示控制、也可以利用此接口與總控制機通信將多個控制系統(tǒng)串聯(lián)組成對電動汽車等高壓大串數(shù)電池組的檢測保養(yǎng)，由此構成了整機的控制系統(tǒng)。參見圖7，具體實現(xiàn)上，本實用新型提供的一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，包括有機殼I，所述機殼11的正面設置有兩個電池組夾具12,所述機殼11的正面還設置有多個單體電池充電狀態(tài)指示燈13、一個電池組充電狀態(tài)指示燈14、多個單體電池充電接口 15和多個單體電池電壓采樣接口 16，所述機殼11的背面還設置有一個光電隔離計算機通信接口 17。對于本實用新型，鑒于實時數(shù)據(jù)量較大，動態(tài)智能診斷較繁瑣，故可以采用PC計算機作為單片機控制系統(tǒng)400。其中，對于低容單體電池的智能診斷過程為在動力電池組的電壓低于充電電壓的情況下，如果某個單體電池的電壓很快先于其他的單體電池達到了預設的充電電壓上限并且與電壓第二高的電壓之間的電壓差值達到預設的數(shù)值，那么這個單體電池可能就是低容的電池或者存在嚴重低容故障，從而及時提示電池廠家等用戶及時進行維修或者進行電池的更換。對于本實用新型的檢測結果報告，除如實記錄檢測情況用作可靠的檢測依據(jù)功能夕卜，對診斷或自檢出來的問題與故障、可同時用作提供給維修單位的報修憑證，以便盡快修復。檢測結果是開機充電保養(yǎng)之前對鋰電池組現(xiàn)狀的檢測診斷結果，反應出最高單體電壓與最低單體的電壓及零單體電壓的情況，檢測/保養(yǎng)結果是充電過程中對低容情況的診斷結果，保養(yǎng)結果是均衡保養(yǎng)結束的情況。對于本實用新型,其通過對整個動力電池組主充電及對單體均衡充電的動態(tài)過程檢測，診斷出動力電池組的整體性能及各單體電池的工作情況，對不正常的問題及問題所在提供全面準確的檢測報告，以便修復并可及時的對不均衡問題進行現(xiàn)場均衡保養(yǎng)，使電池組發(fā)揮應有的動力性能及使用壽命。并且此設備不僅適用于鋰離子動力電池組，只要設定合適的參數(shù)，還可以適用于其他類型的動力電池組。本實用新型不但避開了鋰動力電池組應用中保護管理系統(tǒng)的均衡問題在世界范圍內的長期困擾，為鋰動力電池組在電動車的廣泛應用開辟了一個可行性的路子，對鋰動力電池組生產商、電動車生產商、維修點及用戶都能起到有益的作用，可推進其綠色能源盡快的得到應用發(fā)展，而且也能解決現(xiàn)有其他類型電池動力電池組應用中的同樣問題。由以上本實用新型提供的技術方案可見，與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型提供了一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其可以對鋰離子動力電池組以及其他類型的動力電池組進行定期檢測維護，在電池組中單體電池的電壓不均衡時進行電壓均衡保養(yǎng)，從而大大提高動力電池組的工作性能，有效延長整個動力電池組的使用壽命，增強電池組用戶的產品使用感受，有利于擴大電池廠家的產品生產應用前景，促進電動車產業(yè)的應用，能夠形成產業(yè)的規(guī)模化，具有重大的生產實踐意義。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的技術人 員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種動カ電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在干，所述動カ電池組有多個串聯(lián)在一起的單體電池，該設備包括有ー個切換充電電路(100)、多個單體電池均衡充電電路(200 )、多個單體電池電壓采樣電路(300 )和ー個單片機控制系統(tǒng)(400 )，其中 切換充電電路(100)，分別與所述動カ電池組和單片機控制系統(tǒng)(400)相連接，所述切換充電電路包括有ー個外部充電器和ー個內部充電電源； 每個單體電池均衡充電電路(200)，分別與動カ電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)(400)相連接； 每個單體電池電壓采樣電路(300)，分別與動カ電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)(400)相連接。
2.如權利要求I所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，所述切換充電電路(100)還包括有ー個內外充電切換繼電器K2和ー個單體充電切換繼電器Kl，所述內部充電電源與所述內外充電切換繼電器K2的常閉點A相連接，所述外部充電器與所述內外充電切換繼電器K2的常開點B相連接，所述內外充電切換繼電器K2和單體充電切換繼電器Kl相連接，所述單體充電切換繼電器Kl的常開點C與動カ電池組相連接； 所述單片機控制系統(tǒng)(400)分別與所述內外充電切換繼電器K2和単體充電切換繼電器Kl相連接。
3.如權利要求I所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，所述單體電池均衡充電電路(200)，包括有ー個DC恒流恒壓控制電路(201)、一個光電耦合電阻Ur為主控的UR單體電池充電電壓調節(jié)電路(202)和一個單體電池充電電流采樣電路(203)，所述DC恒流恒壓控制電路(201)分別與所述UR単體電池充電電壓調節(jié)電路(202 )和単體電池充電電流采樣電路(203)相連接。
4.如權利要求3所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，所述DC恒流恒壓控制電路包括有一個單體電池充電電源Vin，所述單體電池充電電源Vin分別接電流采樣電阻Rw,DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳3、電容Cl和所述單體電池充電電流采樣電路(203)中的電阻R5，電流采樣電阻Rw分別接所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳1、5、6以及所述單體電池充電電流采樣電路(203)中的電阻R4，所述電容Cl的另一端接所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳7、電容C2、ニ極管D的正極、UR單體電池充電電壓調節(jié)電路(202)中的光電耦合電阻Ur 一端、電容C和單體電池的負極； 所述電容C2接DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳8，所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳2接電感L、ニ極管D的負極、依次接繼電器K3n和單體電池的正極，所述DC恒流恒壓控制芯片Ul的針腳4分別接電阻Rl與UR單體電池充電電壓調節(jié)電路(202)中的光電耦合電阻Ur的節(jié)點Z，所述電阻Rl的另一端分別接電感L與繼電器K3n之間的節(jié)點、電容C。
5.如權利要求4所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，所述單體電池充電電流采樣電路(203)包括有運算放大器U4，所述運算放大器U4的正向輸入端分別接電阻R5和電阻R6，所述電阻R6接地；所述運算放大器U4的反向輸入端分別接電阻R4和電阻R3，所述電阻R3接電阻R7，所述電阻R7分別接采樣電流輸出端Iout和電容C3，所述電容C3與電阻R6相接； 所述運算放大器U4的輸出端與所述電阻R3和電阻R7之間的節(jié)點相連接，所述運算放大器U4的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接，所述運算放大器U4的接地端Vss接-12V。
6.如權利要求4所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，所述UR單體電池充電電壓調節(jié)電路(202 )包括有ー個與光電稱合電阻Ur稱合的光電稱合ニ極管，所述光電I禹合ニ極管的正極分別接5V的直流電源，所述光電耦合ニ極管另一端負極接一個三極管Q2的集電極； 所述三極管Q2的發(fā)射極接電阻R9和一個運算放大器U3的反向輸入端，所述電阻R9接地；所述三極管Q2的基極接運算放大器U3的輸出端，所述運算放大器U3的電源輸入端 Vdd與+12V的直流電源相連接,所述運算放大器U3的接地端Vss接地； 所述運算放大器U3的正向輸入端分別接電阻R8和一個單片機DA輸出電壓的調節(jié)控制端DV。
7.如權利要求I所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，所述單體電池電壓采樣電路(300)包括有一個運算放大器U5，所述運算放大器U5的正向輸入端分別接電阻R62和R64，所述電阻R62與單體電池的正極相連接，所述電阻R64接地； 所述運算放大器U5的反向輸入端分別接電阻R63和電阻R61，所述電阻R63與單體電池的負極相連接，所述電阻R61與運算放大器U5的輸出端相連接，所述運算放大器U5的輸出端與采樣電壓輸出端Vout相連接； 所述運算放大器U5的電源輸入端Vdd與+12V的直流電源相連接，所述運算放大器U5的另一端Vss與-12V的直流電源相連接。
8.如權利要求I所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，包括有機殼(I)，所述機殼(11)的正面設置有兩個電池組夾具(12)，所述機殼(11)的正面還設置有多個單體電池充電狀態(tài)指示燈(13)、ー個電池組充電狀態(tài)指示燈(14)、多個單體電池充電接ロ( 15)和多個單體電池電壓采樣接ロ( 16)，所述機殼(11)的背面還設置有一個光電隔離計算機通信接ロ(17)。
9.如權利要求I所述的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，其特征在于，所述檢測維護和均衡保養(yǎng)設備和主控制機一起組成用于多個動カ電池組的、包括有上下位機的分布控制系統(tǒng)設備。
專利摘要本實用新型公開了一種動力電池組的檢測維護和均衡保養(yǎng)設備，可以由多個動力電池組檢測和均衡保養(yǎng)設備組成上下位機的分布控制系統(tǒng)，每個設備包括一個切換充電電路、多個單體電池均衡充電電路、多個單體電池電壓采樣電路和一個單片機控制系統(tǒng)，所述切換充電電路，分別與所述動力電池組和單片機控制系統(tǒng)相連接；所述切換充電電路包括有一個外部充電器和一個內部充電電源；每個單體電池均衡充電電路，分別與動力電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)相連接；每個單體電池電壓采樣電路分別與動力電池組中的一個單體電池和單片機控制系統(tǒng)相連接。本實用新型可對動力電池組進行定期檢測維護，在電池組中單體電池的電壓不均衡時進行電壓均衡保養(yǎng)，大大提高動力電池組的工作性能，延長整個動力電池組的使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK202586386SQ201220022788
公開日2012年12月5日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者劉連仲, 馬宏奇, 吳曉鵬 申請人:天津市泰威科技發(fā)展有限公司