充放電保護裝置和電池裝置的製作方法

2023-09-15 18:59:40

專利名稱：充放電保護裝置和電池裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池技術，具體而言，涉及一種用於電池組的充放電保護裝置和 一種具備充放電保護功能的電池裝置。
背景技術：
目前的電池組保護系統，均是採用一個保護板來控制充放電保護，這種保護方式 的缺點是1、如果串聯的電池越多，用來對電池電壓採樣的線就越多，使得線的布局非常 亂；2、串聯的電池越多，電池組的電壓也就越高，這樣就對保護板的耐用提出了更高的要 求；3、串聯的電池越多，需要採用統一的參考地，這對電壓採樣的精度要求也非常高。因此，需求一種新的對於電池組充放電的保護方式，能夠解決上述缺點，即1、解 決用於檢測電池的線的布局問題；2、可以避免使用大量電池的電池組的高電壓帶來的影 響；3、能夠保證對電池的電壓做出精確的檢測。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於，提供一種新的對於電池組充放電的保護方 式，能夠解決以下問題至少之一 1、解決用於檢測電池的線的布局問題；2、可以避免使用 大量電池的電池組的高電壓帶來的影響；3、能夠保證對電池的電壓做出精確的檢測。有鑑於此，本實用新型公開了一種用於電池組的充放電保護裝置，所述電池組包 括至少一個電池單元，所述充放電保護裝置包括至少一個保護電路，連接至與所述至少一 個保護電路對應的電池單元，對所述電池單元進行檢測以獲得控制信號；第一總線，所述至 少一個保護電路通過所述第一總線將所述控制信號發送給所述充放電控制電路；以及所述 充放電控制電路，響應於所述控制信號，確定是否停止所述電池組的充電或放電。通過該技 術方案，每個保護電路對一個電池單元進行監測，即每個保護電路對應的檢測用線較少，且 檢測的電壓較小；而通過使用第一總線，充放電控制電路可以有效地接收每個保護電路發 送的控制信號，以對電池組進行充放電保護。在上述技術方案中，優選地，所述電池組包括串聯連接的多個電池單元，所述多個 電池單元的電壓相同。通過該技術方案，將電池組的電壓平均分配為較小的多個電池單元 的電壓，可降低對保護電路的電壓耐久的需求。在上述技術方案中，優選地，所述電池組中的電池單元包括串聯和/或並聯連接 的多個電池。在上述技術方案中，優選地，所述至少一個保護電路包括光電耦合模塊，將所述 控制信號進行光電耦合處理後，再傳輸至所述第一總線。通過該技術方案，不必因為不同電 池單元不共地而對產生的控制信號進行共地處理，同時也起到了電氣隔離的作用。在上述技術方案中，優選地，所述光電耦合模塊為TLP521單光耦模塊。在上述技術方案中，優選地，所述至少一個保護電路包括電壓檢測電路，連接至 所述電池單元，檢測所述電池單元的電池的電壓；信號產生單元，連接至所述電壓檢測電路，根據所述電壓生成控制信號。通過該技術方案，保證在存在電池的電壓異常時，及時停 止所述電池組的充電或放電，以保護電池組。 在上述技術方案中，優選地，所述電壓高於預定最高值時，所述充放電控制電路根 據所述控制信號斷開充電迴路，停止對所述電池組充電。在上述技術方案中，優選地，所述電池為3. 2V鋰電池時，所述預定最高值為 3. 64V ；所述電池為3. 7V鋰電池時，所述預定最高值為4. 25V。在上述技術方案中，優選地，所述電壓低於預定最低值時，所述充放電控制電路根 據所述控制信號斷開放電迴路，使所述電池組停止放電。在上述技術方案中，優選地，所述電池為3. 2V鋰電池時，所述預定最低值為2. 3V ； 所述電池為3. 7V鋰電池時，所述預定最低值為2. 7V。在上述技術方案中，優選地，所述至少一個保護電路包括溫度檢測電路，連接至 所述電池單元，檢測所述電池單元的電池的溫度；信號生成單元，連接至所述溫度檢測電 路，根據所述溫度生成所述控制信號。通過該技術方案，保證在存在電池的溫度異常時，及 時停止所述電池組的放電，以保護電池組。在上述技術方案中，優選地，所述溫度高於預定值時，所述充放電控制電路根據所 述控制信號斷開放電迴路，使所述電池組停止放電。在上述技術方案中，優選地，所述充放電控制電路還發送電源信號至所述至少一 個保護電路，以啟動或停止所述至少一個保護電路對所述電池單元的檢測。通過該技術方 案，使得在不使用電池組的情況下，停止檢測以節省電池組的電能。在上述技術方案中，優選地，所述充放電保護裝置還包括第二總線，連接在所述 至少一個保護電路和所述充放電控制電路之間，所述電源信號通過所述第二總線發送至所 述至少一個保護電路。本實用新型還公開了一種具備充放電保護功能的電池裝置，包括至少一個電池 單元；上述技術方案中的充放電保護裝置，連接至所述電池單元。通過上述技術方案，可以實現一種用於電池組的充放電保護裝置和一種具備充放 電保護功能的電池裝置，通過總線有效地實現電池組或電池裝置的充放電保護，同時可以 有效地節省電池組或電池裝置的電能。

圖1是根據本實用新型的用於電池組的充放電保護裝置的框圖；圖2是根據本實用新型的具備充放電保護功能的電池裝置的框圖；圖3是根據本實用新型的一個實施例的具備充放電保護功能的電池裝置中的電 池單元的示意圖；圖4是根據本實用新型的一個實施例的具備充放電保護功能的電池裝置的示意 圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特徵和優點，
以下結合附圖和具 體實施方式對本實用新型進行進一步的詳細描述。[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型，但是，本實用 新型還可以採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型並不限於下面 公開的具體實施例的限制。圖1是根據本實用新型的用於電池組的充放電保護裝置的框圖。如圖1所示，本實用新型提供了一種用於電池組的充放電保護裝置100，所述電池 組包括至少一個電池單元(未示出)，所述充放電保護裝置100包括至少一個保護電路 102，連接至與所述至少一個保護電路102對應的電池單元，對所述電池單元進行檢測以獲 得控制信號；第一總線104，所述至少一個保護電路102通過所述第一總線104將所述控 制信號發送給所述充放電控制迴路106 ；以及所述充放電控制迴路106，響應於所述控制信 號，確定是否停止所述電池組的充電或放電。通過該技術方案，每個保護電路對一個電池單 元進行監測，即每個保護電路對應的檢測用線較少，且檢測的電壓較小；而通過使用第一總 線，充放電控制電路可以有效地接收每個保護電路發送的控制信號，以對電池組進行充放 電保護。在上述技術方案中，所述電池組包括串聯連接的多個電池單元，所述多個電池單 元的電壓相同。通過該技術方案，將電池組的電壓平均分配為較小的多個電池單元的電壓， 可降低對保護電路的電壓耐久的需求。在上述技術方案中，所述電池組中的電池單元包括串聯和/或並聯連接的多個電 池。在上述技術方案中，所述至少一個保護電路102包括光電耦合模塊，將所述控制 信號進行光電耦合處理後，再傳輸至所述第一總線104。通過該技術方案，不必因為不同電 池單元不共地而對產生的控制信號進行共地處理，同時也起到了電氣隔離的作用。在上述技術方案中，所述至少一個保護電路102包括電壓檢測電路，連接至所述 電池單元，檢測所述電池單元的電池的電壓；信號產生單元，連接至所述電壓檢測電路，根 據所述電壓生成控制信號。通過該技術方案，保證在存在電池的電壓異常時，及時停止所述 電池組的充電或放電，以保護電池組。在上述技術方案中，所述電壓高於預定最高值時，所述充放電控制迴路106根據 所述控制信號斷開充電迴路，停止對所述電池組充電。在上述技術方案中，所述電池為3. 2V鋰電池時，所述預定最高值為3. 64V ；所述電 池為3. 7V鋰電池時，所述預定最高值為4. 25V。在上述技術方案中，所述電壓低於預定最低值時，所述充放電控制迴路106根據 所述控制信號斷開放電迴路，使所述電池組停止放電。在上述技術方案中，所述電池為3. 2V鋰電池時，所述預定最低值為2. 3V ；所述電 池為3. 7V鋰電池時，所述預定最低值為2. 7V。在上述技術方案中，所述至少一個保護電路102包括溫度檢測電路，連接至所述 電池單元，檢測所述電池單元的電池的溫度；信號生成單元，連接至所述溫度檢測電路，根 據所述溫度生成所述控制信號。通過該技術方案，保證在存在電池的溫度異常時，及時停止 所述電池組的放電，以保護電池組。在上述技術方案中，所述溫度高於預定值時，所述充放電控制迴路106根據所述 控制信號斷開放電迴路，使所述電池組停止放電。[0039]在上述技術方案中，所述充放電控制迴路106還發送電源信號至所述至少一個保 護電路102，以啟動或停止所述至少一個保護電路102對所述電池單元的檢測。通過該技術 方案，使得在不使用電池組的情況下，停止檢測以節省電池組的電能。在上述技術方案中，所述充放電保護裝置還包括第二總線(在圖1中示出)，連 接在所述至少一個保護電路102和所述充放電控制電路106之間，所述電源信號通過所述 第二總線發送至所述至少一個保護電路102。圖2是根據本實用新型的具備充放電保護功能的電池裝置的框圖。如圖2所示，本實用新型還提供了一種具備充放電保護功能的電池裝置，包括至 少一個電池單元202 ；上述技術方案中的充放電保護裝置204，連接至所述電池單元。圖3是根據本實用新型的一個實施例的具備充放電保護功能的電池裝置中的電 池單元的示意圖。如圖3所示，為具備充放電保護功能的電池裝置中的電池單元300。該電池單元 300由4串10並的共40個電池組成，每個電池的電壓為3V，所以該電池單元300的電壓為 3*4= 12V。保護電路302檢測電池單元300中的每個電池的電壓，並生成控制信號傳輸給 充放電控制電路304。保護電路302中可以採用光電耦合模塊對控制信號進行處理。此處 可使用TLP521單光耦模塊，當保護電路302中產生控制信號時，光耦模塊中的發光二極體 導通發光，觸發後面的電晶體導通，以向充放電控制電路304傳遞控制信號。在上述技術方 案中，優選地，所述光電耦合模塊為TLP521單光耦模塊。充放電控制電路304可根據控制信號，接通或斷開電池裝置所在的充放電迴路， 例如，在檢測的電壓高於一定值(對於3. 2V鋰電池，該值為3. 64V，對於3. 7V鋰電池，該值 為4. 25V)時，充放電控制電路304則可斷開充電迴路，停止為電池裝置充電，在檢測的電壓 低於一定值(對於3. 2V鋰電池，該值為2. 3V，對於3. 7V鋰電池，該值為2. 7V)時，充放電 控制電路304則可以斷開放電迴路，使電池裝置停止為負載進行供電。同時，充放電控制 電路304可發送電源信號至保護電路302，使得可以在電池裝置不被使用時，停止保護電路 302檢測，能有效地節省電池裝置的電能。圖3中的並聯均衡電路用於均衡互為並聯關係的多個電池的容量。圖4是根據本實用新型的一個實施例的具備充放電保護功能的電池裝置的示意 圖。如圖4所示，為具備充放電保護功能的電池裝置400的工作示意圖。電池裝置400 由四個電壓為12V的電池單元串聯組成，所以電池裝置400的電壓為12*4 = 48V。每個電 池單元都對應一個保護電路，以對電池單元中的電池電壓進行檢測。四個保護電路通過第 一總線402將控制信號發送至充放電控制電路304，充放電控制電路304根據控制信號確定 接通或是斷開電池裝置400所在的充放電迴路。通過使用第一總線，以及對每個電池單元 使用對應的保護電路進行檢測，使得相對於現有的保護電路，對應的保護電路的檢測用線 的數量更少，更容易布置，同時其需承受的電壓更小，只是整個電池裝置400的電壓的四分 之一。充放電控制電路304還通過第二總線404發送電源信號至每個保護電路，可在電 池裝置400未進行工作的時候，使保護電路停止工作，不對電池單元進行檢測，以節省電池 裝置400的電能。[0050]根據本實用新型的技術方案，可以實現一種用於電池組的充放電保護裝置和一種 具備充放電保護功能的電池裝置，可以有效地對電池組或電池裝置進行充放電保護，並節 省電池組或電池裝置中的電能，並可以解決普通的保護技術中缺點，即1、解決用於檢測電 池的線的布局問題；2、可以避免使用大量電池的電池組的高電壓帶來的影響；3、能夠保證 對電池的電壓做出精確的檢測。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種充放電保護裝置，用於電池組，所述電池組包括至少一個電池單元，其特徵在 於，所述充放電保護裝置包括至少一個保護電路，連接至與所述至少一個保護電路對應的電池單元，對所述電池單 元進行檢測以獲得控制信號；第一總線，所述至少一個保護電路通過所述第一總線將所述控制信號發送給所述充放 電控制電路；以及所述充放電控制電路，響應於所述控制信號，確定是否停止所述電池組的充電或放電。
2.根據權利要求1所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述電池組包括串聯連接的 多個電池單元，所述多個電池單元的電壓相同。
3.根據權利要求2所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述電池組中的電池單元包 括串聯和/或並聯連接的多個電池。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述至少一個保 護電路包括光電耦合模塊，將所述控制信號進行光電耦合處理後，再傳輸至所述第一總線。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述至少一個保 護電路包括電壓檢測電路，連接至所述電池單元，檢測所述電池單元的電池的電壓；信號產生單元，連接至所述電壓檢測電路，根據所述電壓生成控制信號。
6.根據權利要求5所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述電壓高於預定最高值時， 所述充放電控制電路根據所述控制信號斷開充電迴路，停止對所述電池組充電。
7.根據權利要求6所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述電池為3.2V鋰電池時，所 述預定最高值為3. 64V ；所述電池為3. 7V鋰電池時，所述預定最高值為4. 25V。
8.根據權利要求5所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述電壓低於預定最低值時， 所述充放電控制電路根據所述控制信號斷開放電迴路，使所述電池組停止放電。
9.根據權利要求8所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述電池為3.2V鋰電池時，所 述預定最低值為2. 3V ；所述電池為3. 7V鋰電池時，所述預定最低值為2. 7V。
10.根據權利要求1至3中任一項所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述至少一個 保護電路包括溫度檢測電路，連接至所述電池單元，檢測所述電池單元的電池的溫度；信號生成單元，連接至所述溫度檢測電路，根據所述溫度生成所述控制信號。
11.根據權利要求10所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述溫度高於預定值時，所 述充放電控制電路根據所述控制信號斷開放電迴路，使所述電池組停止放電。
12.根據權利要求1至3中任一項所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述充放電控 制電路還發送電源信號至所述至少一個保護電路，以啟動或停止所述至少一個保護電路對 所述電池單元的檢測。
13.根據權利要求12所述的充放電保護裝置，其特徵在於，所述充放電保護裝置還包括第二總線，連接在所述至少一個保護電路和所述充放電控制電路之間，所述電源信號 通過所述第二總線發送至所述至少一個保護電路。
14. 一種電池裝置，具備充放電保護功能，其特徵在於，包括 至少一個電池單元；權利要求1至13中任一項所述的充放電保護裝置，連接至所述電池單元。
專利摘要本實用新型公開了一種用於電池組的充放電保護裝置，電池組包括至少一個電池單元，充放電保護裝置包括至少一個保護電路，連接至與至少一個保護電路對應的電池單元，對電池單元進行檢測以獲得控制信號；第一總線，至少一個保護電路通過第一總線將控制信號發送給充放電控制電路；以及充放電控制電路，響應於控制信號，確定是否停止電池組的充電或放電。本實用新型還公開了一種具備充放電保護功能的電池裝置。通過本實用新型的技術方案，可以有效地對電池組或電池裝置進行充放電保護。
文檔編號H02J7/00GK201846098SQ20102050254
公開日2011年5月25日 申請日期2010年8月24日 優先權日2010年8月24日
發明者倪捷, 張芳勇, 盛專成, 陳文勝, 陳校校 申請人:倪捷