電池組保護電路的製作方法
2023-10-11 07:56:24 2
專利名稱：電池組保護電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池保護電路，尤其是關於一種多節電池串聯的電池組保護電路。
背景技術：
可充電的鋰離子電池(以下簡稱鋰電池)在充電、放電的過程中，需要對其過充電壓、過放電壓、放電限制電流等進行監控，以防止電壓或電流異常損壞鋰電池或縮短其使用壽命，同時保證使用安全。
目前，對於單個鋰電池的保護技術已較成熟，通常是採用兩個比較器分別檢測鋰電池正負極電位，將正負極的電位差與這兩個比較器內置的基準電壓比較，然後將比較結果輸送至一個邏輯判斷電路，同時電流檢測電路採樣鋰電池的充電電流或放電電流，比較後將結果輸送給該邏輯判斷電路，該邏輯判斷電路根據事先預定的程序控制一個充電開關和一個放電開關的通斷，從而實現對電池電壓、充電電流、放電電流的監控，防止鋰電池提前損壞，並保證其使用安全。
對於多節鋰電池串聯的電池組的保護電路，則對應每個電池均設有相應的電壓比較器，這些電壓比較器均以電池組的負極電位作基準電位；每一比較器的一個輸入端從相應單個電池取樣正極電位，並將該正極電位與該基準電位進行比較獲得一個差值a，同時，另一輸入端從該單個電池取樣負極電位，並將該負極電位與該基準電位進行比較獲得一個差值b，該差值a與差值b在該比較器內進行比較，並與控制閥值比較後，輸出相應的反應該電池電壓狀況的信號，該信號控制一個充電開關及一個放電開關的通斷，從而達到保護電池組中單個電池的作用。
但是，由於採用電池組的負極電位作為基準參考電壓，隨著串聯電池的增多，單個電池的電位與基準電位的差值越來越大，對電路的耐壓要求也就越來越高，比較器需要檢測的電壓範圍也越來越廣，從而保證檢測精度也變得越來越困難，同時，電路也會變得越來越複雜。因此，在集成電路工藝限制下，目前串聯電池組保護集成電路最多只能保護4節電池串聯的電池組。
另外，雖然也有極少數採用單片機控制的電路，即採用軟體加硬體來控制的電路能保護4節以上電池串連而成的電池組，但這種方式成本高、可靠性比全硬體電路差。
發明內容
本發明的目的是提供一種可靠性較高、電路成本較低的用於保護多節電池串聯的電池組保護電路。
為解決上述問題，本發明的技術方案是一種電池組保護電路，用於保護若干串聯連接的電池組中的電池，其包括若干分別與所述電池一一對應的單個電池監測模塊、若干與所述單個電池監測模塊一一對應的充電開關及放電開關、一個由所述充電開關控制其通斷的充電控制開關及一個由所述放電開關控制其通斷的放電控制開關；所述單個電池監測模塊獲取對應電池的正負極電位差並向對應的充電開關及放電開關發出充電控制信號及放電控制信號，用以控制對應充電控制開關、放電控制開關的通斷；所述充電控制開關及放電控制開關分別控制所述電池組的充電迴路及放電迴路的通斷。
與現有技術相比，本發明的優勢在於本發明的全部電路均由硬體構成，因此簡潔可靠且總成本比單片機實現的電路要低；並且每一電池均配有一個獨立的單個電池監測模塊，在理論上可任意擴充電池串聯的節數；可以實現與單節鋰電池保護集成電路同等的功能。
圖1是本發明電池組保護電路的電路原理圖。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖對本發明電池組保護電路作具體說明。
請參閱圖1，本發明電池組保護電路用於保護多節電池10串聯的電池組，其包括若干單個電池監測模塊20、若干分別被單個電池監測模塊20控制的充電開關30及放電開關40、被充電開關30控制的充電控制開關k1、被放電開關40控制的放電控制開關k2及一個電流保護電阻。
電池10串聯連接於端點A、B之間形成一個電池組，端點A是電池組的正極輸出端，端點B是電池組的負極輸出端，每一電池對應連接一個單個電池監測模塊20。單個電池監測模塊20從對應電池10的正、負極獲取採樣電壓用以檢測相應電池10的正負極電位差是否處於容限值以內，然後通過單個電池監測模塊20的內部電路進行邏輯判斷，分別向充電開關30及放電開關40輸送充電控制信號及放電控制信號，用以控制充電開關30及放電開關40的通斷。
電流感應電阻R、放電控制開關k2與充電控制開關k1串聯連接於電池組的負極與端點B之間。充電開關30串聯連接於端點A與充電控制開關k1的控制端之間，用於控制充電控制開關k1的通斷。放電開關40串聯連接於端點A與放電控制開關k2的控制端之間，用於控制放電控制開關k2的通斷。同時，用於監測位於電池組負極一端的電池的單個電池監測模塊20還從電流感應電阻R獲得電池組的放電電流。
工作時，每一單個電池監測模塊20監測對應電池10的正負極電位差，若所有電池10均正常時，充電開關30、放電開關40、充電控制開關k1及放電控制開關k2均為接通狀態；當有任意一節電池10的正負極電位差過高時，對應單個電池監測模塊20輸出的充電控制信號使得相應的充電開關30處於斷開狀態，則被充電開關30控制的充電控制開關k1斷開，由此，切斷電池10的充電迴路，停止充電；當有任意一節電池10的正負極電位差過低時，對應單個電池監測模塊20輸出的放電控制信號使得相應的放電開關40處於斷開狀態，則被放電開關40控制的放電控制開關k2斷開，由此，切斷電池10的放電迴路，停止放電；當用於監測位於電池組負極一端的電池的單個電池監測模塊20獲得的放電電流過大時，相應放電開關40斷開，則被放電開關40控制的放電控制開關k2斷開，由此，切斷電池10的放電迴路，停止放電。
在本具體實施方式
中，電池10是鋰離子電池；單個電池監測模塊20採用的是精工技術有限公司生產的，其中，S-8261集成電路的VDD及VSS端分別用於對相應電池的正、負極的電壓進行採樣，Co端及Do端分別用於向相應的充電開關30及放電開關40輸送充電控制信號及放電控制信號，VM端用於從電流感應電阻獲取電池組的放電電流。
另外，本具體實施方式
中，充電開關30、充電控制開關k1、放電開關40及放電控制開關k2均採用電子開關，即採用三極體、場效應管、三極體組合的複合管、場效應管組合的複合管或三極體與場效應管的組合複合管來作為開關，而採用電晶體作為電子開關這一技術為本技術領域中的普通技術人員所習知，因此，在本具體實施方式
中不再加以贅述。
由於，本發明的具體實施方式
的全部電路均由硬體構成，簡潔可靠且總成本比單片機實現的電路要低；並且每一電池均配有一個獨立的單個電池監測模塊20，可任意擴充電池10串聯的節數；可以實現與單節鋰電池保護集成電路同等的功能。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求
1.一種電池組保護電路，包括分別與各電池一一對應的電池監測模塊、與所述電池監測模塊一一對應的充電開關及放電開關、一個充電控制開關及一個放電控制開關，所述單個電池監測模塊獲取對應電池的正負極電位差並向對應的充電開關及放電開關發出充電控制信號及放電控制信號，用以控制對應充電開關、放電開關的通斷，其特徵在於所述充電控制開關由所述充電開關控制其通斷，所述放電控制開關由所述放電開關控制其通斷；所述充電控制開關及放電控制開關分別控制所述電池組的充電迴路及放電迴路的通斷。
2.如權利要求1所述的電池組保護電路，其特徵在於所述充電控制開關、放電控制開關與電池組的負極串聯連接。
3.如權利要求2所述的電池組保護電路，其特徵在於所述充電開關串聯連接於所述電池組的正極與所述充電控制開關之間。
4.如權利要求3所述的電池組保護電路，其特徵在於所述放電開關串聯連接於所述電池組的正極與所述放電控制開關之間。
5.如權利要求4所述的電池組保護電路，其特徵在於所述電池組的負極與所述放電控制開關之間還串聯連接有一個電流感應電阻，其中一個單個電池監測模塊從所述電流感應電阻獲得所述電池組的放電電流，用以控制所述電池組放電迴路的通斷。
6.如權利要求1至5中任意一項所述的電池組保護電路，其特徵在於所述單個電池監測模塊採用的是單節鋰電池保護集成電路。
7.如權利要求6所述的電池組保護電路，其特徵在於所述充電開關、充電控制開關、放電開關及放電控制開關均採用電子開關。
8.如權利要求7所述的電池組保護電路，其特徵在於所述電子開關由三極體組成。
9.如權利要求7所述的電池組保護電路，其特徵在於所述電子開關由場效應管組成。
10.如權利要求7所述的電池組保護電路，其特徵在於所述電子開關由三極體及場效應管組成。
全文摘要
一種電池組保護電路，用於保護串聯連接的電池組中的電池，其包括分別與所述電池一一對應的單個電池監測模塊、與所述單個電池監測模塊一一對應的充電開關及放電開關、一個由所述充電開關控制其通斷的充電控制開關及一個由所述放電開關控制其通斷的放電控制開關；所述單個電池監測模塊獲取對應電池的正負極電位差並向對應的充電開關及放電開關發出充電控制信號及放電控制信號，用以控制對應充電控制開關、放電控制開關的通斷；所述充電控制開關及放電控制開關分別控制所述電池組的充電迴路及放電迴路的通斷。
文檔編號H02H7/18GK1893218SQ200610060488
公開日2007年1月10日 申請日期2006年4月25日 優先權日2006年4月25日
發明者張紅兵 申請人:深圳領華電子科技有限公司