多串鋰電池組低功耗保護電路的製作方法
2023-09-16 10:08:55 3
專利名稱：多串鋰電池組低功耗保護電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋰電池組保護電路，尤其是涉及通過恆流源實現不同 控制信號的級聯，以替代光電耦合方式，實現電路的低功耗。
技術背景多串鋰電池組進行充電或放電，需要提供一種保護板，用以控制外接電路以防止該充電電池過充或過放。該鋰電池組保護板一般包括: 異常檢測電路、光偶合電路、平衡電路及識別電路。所述異常檢測電 路對充電電池的電壓進行檢查，並輸出檢測信號。平衡電路根據檢測 信號判別是否為過充信號，若為過充信號則對充電電池放電。同時， 光偶合電路根據檢測信號調整光偶合電路的阻抗，用以斷開充電電池 與外接電路的連接,識別電路提供發出信號的電池的位置。其中，光偶合電路一般包括發光二極體和電晶體，發光二極體電 耦接至異常檢測電路，用以根據充電電池的電壓決定是否發光。而晶 體管電連接至外接電路，並根據發光二極體的發光與否決定電晶體的 阻抗，以連接或斷幵外接電路。當電池正常時，異常檢測電路將充電電池的電壓檢測信號發送至 光偶合電路的發光二極體，發光二極體在接到檢測信號後開始發光， 照射另 一側的電晶體，而使得電晶體的兩端阻抗降低。當電池異常時，異常檢測電路會停止向發光二極體發送信號，使 得發光二極體停止發光，從而使得另一側的電晶體沒有光的照射，由 此電晶體的兩端阻抗變得很高，幾乎為斷路的狀態。因為光偶合電路 的兩側使用光的照射來連接，不需要有任何電接觸，因此兩側之間具 有很高的絕緣性，利用這個特性，可以將整串電晶體的兩端與整串鋰電池之間完全電隔離。
在保護板的光偶合電路上電連接識別電路，識別電路包括電阻。 當光偶合電路根據檢測信號調整光偶合電路的阻抗、以斷開充電電池 與外接電路的連接時，識別電路將輸出信號告知外接電路，使外接電 路得知那一電池有異常現象。
在上述光偶合電路中，由於光偶工作電流為毫安級別，所以功耗比 較高，造成整個保護板的功耗也比較高，而功耗很大程度上決定了電池的
存放時間，保護板功耗的行業標準小於lmA,。
同時，鋰電池自放電率為每月2% 5%，對目前常用的10AH電 池來說，保護板功耗lmA時的存儲曲線見圖1，存儲時間為小於IO 個月。使用的保護板的功耗為0.5mA左右時，存儲時間為16個月左 右，存儲曲線見圖2。由此可見，保護板的功耗很大程度上決定了電 池的存放時間。
發明內容
本發明的目的在於設計一種多串鋰電池組低功耗保護電路，該電 路的功耗大大降低，使電池組的存儲時間大大延長。
為實現本發明的目的，提出 一種多串鋰電池組低功耗保護電路， 該保護電路為每個單電池設置保護模塊，用於檢測電池電壓並控制整 個電池組的充放電，該保護模塊設置恆流部分，所述恆流源為下拉恆 流源；不同模塊之間設置電阻，此處的電阻為普通碳膜電阻，對精度 也沒有特殊要求，5%即可。所述電阻在保護模塊間轉移工作電平， 改變電壓傳遞為電流傳遞。
當保護模塊檢測到過壓後在輸出端輸出對地24V的電壓，在所述 不同模塊之間的電阻上產生12V電壓，使其中一個保護模塊的高電平 就轉移到另一個保護模塊的高電平上。
將所述恆流源的工作電流設計為luA左右，能量損失每月0.7%，為電池自放電率的1/3，對電池組的影響比較小，使整個電池組存儲
時間為2年以上。
圖1保護板功耗1mA的存儲曲線； 圖2保護板功耗0.5mA的存儲曲線； 圖3保護板功耗lOOuA的存儲曲線； 圖4本發明的保護電路原理圖。
具體實施例方式
現有方案多採用如背景技術所述的光電耦合方式實現，本發明的 技術方案是通過恆流源實現不同控制信號的級聯。
圖4本發明的保護電路原理圖。如圖所示，該保護電路為每個單 電池設置保護模塊，用於檢測電池電壓並控制整個電池組的充放電。 該保護模塊的恆流部分均為下拉恆流源，不同模塊之間的電阻負責轉 移工作電平。例如，當第二個保護模塊檢測到過壓，會在co2輸出對 地24V的電壓，(相對本模塊12V)。通過恆流源的下拉，在R2上產 生12V電壓，這時第一個保護模塊檢測到12V電壓，這樣第二個保 護模塊的高電平就轉移到第一個保護模塊的高電平上。其他信號的工 作原理相同。由於恆流源的工作電流設計的只有luA，比光偶級聯的 功耗小1000倍。
本發明的保護電路功耗0.1mA左右，能量損失僅為每月0.7%， 為鋰電池自放電率的1/3，對電池組的影響比較小。圖3為保護板功 耗100uA的存儲曲線。由該存儲曲線可知，電池存儲時間為2年以上。
權利要求
1.一種多串鋰電池組低功耗保護電路，該保護電路為每個單電池設置保護模塊，用於檢測電池電壓並控制整個電池組的充放電，其特徵在於，所述保護模塊設置恆流部分，所述恆流源為下拉恆流源；不同模塊之間設置電阻，所述電阻在保護模塊間轉移工作電平，改變電壓傳遞為電流傳遞。
2. 根據權利要求l所述的保護電路，其特徵在於，所述的電阻為 精度5%的普通碳膜電阻。
3. 根據權利要求1所述的保護電路，其特徵在於，所述保護模塊 檢測到過壓後在輸出端輸出對地24V的電壓，在所述不同模塊之間的 電阻上產生12V電壓。
4. 根據權利要求l所述的保護電路，其特徵在於，所述恆流源的 工作電流設計為luA。
全文摘要
本發明是一種多串鋰電池組低功耗保護電路，該保護電路為每個單電池設置保護模塊，用於檢測電池電壓並控制整個電池組的充放電，所述保護模塊設置恆流部分，所述恆流源為下拉恆流源；不同模塊之間設置電阻，所述電阻在保護模塊間轉移工作電平，改變電壓傳遞為電流傳遞。本發明的保護電路功耗0.1mA左右，能量損失僅為每月0.7％，為鋰電池自放電率的1/3，對電池組的影響比較小。由該存儲曲線可知，電池存儲時間為2年以上。
文檔編號H02H7/18GK101593967SQ20091008280
公開日2009年12月2日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者符力建, 鄧曉祺, 陳斌斌 申請人:北京華大智寶電子系統有限公司