CN101098074A - 多节锂离子电池组保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种多节锂离子电池组保护电路，包括微处理器IC1、稳压器IC2、电阻分压网络、放电MOS场效应管Q1和充电MOS场效应管Q2，其特点是：电阻分压网络与微处理器ANx相对应连接；由于使用微处理器芯片IC1作为控制的核心，通过外围的精密电阻网络取样电池组中各个单体电池的电压，控制充、放电MOS场效应管开关，避免电池过度充电或过度放电。电路简单、可靠性高。由于采用了微处理器芯片IC1、稳压器芯片IC2、MOS场效应管Q1、Q2，简化了硬件电路设计，减少了元件数目，缩小了体积。拓宽锂离子电池组的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池安全装置技术领域，特别是涉及一种多节锂离子电池组保护电路。
背景技术
由于锂离子电池自身的特性，当其在过充电、过放电时，都会对电池造成伤害，轻则寿命缩短，重则电池爆炸或失效，因此为了防止安全事故的发生，锂离子电池组必须装有保护电路。
目前公知的由专用集成电路芯片加上MOS场效应管构成的如型号为MM1414、MAX1924等锂离子电池组保护电路，起到过压、欠压、过流的保护作用，但由于集成电路工艺的限制，内部极限参数耐压为26V，只能用于1-4节电池组成的锂离子电池组。
目前5节以上电池组成的锂离子电池组保护电路都是采用分立元件或者1-4节保护电路专用芯片串联而成。分立元件构成保护电路通过电压的采样、比较，判断是否过充电、过放电，进而控制电池组的充放电。这种方式的电路原理简单，但是每只电池都需要1套检测判断电路，静态功耗很大，并且随着电池串联数增多而功耗增大，不利于电池的荷电保持。采用1-4节保护电路专用芯片串联而成的保护电路，虽然功耗的指标不高，但是需要2片或者3片专用1-4串的保护电路芯片，成本较高，并且可靠性差，由于其芯片的耐压特性，在某些感性负载的情况下，极易损坏，这样给锂离子电池组的使用带来了安全隐患。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种每个单体电池从正极至总负极间依次连接的电压采样电路，将电压信号送入微处理器芯片IC1中，在程序的控制下，进行电压比较判断、延时控制，控制低导通阻值的场效应管Q1、Q2的通断，进而控制整个电池组的通断，从而构成充放电保护。多节锂离子电池保护电路，可用于1-10节锂离子电池组的保护。该电路保护每节锂离子电池，防止过充、过放对其造成伤害。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题采用的技术方案是：
多节锂离子电池组保护电路，包括微处理器IC1、稳压器IC2、电阻分压网络、放电MOS场效应管Q1和充电MOS场效应管Q2，其特点是：
所述电阻分压网络为两组个数与电池组中单体电池个数相同的电阻；
其中一组每一个电阻一端并联后与微处理器GND脚、稳压器IC2的一脚、放电MOS场效应管Q1漏极以及电池组负极连接，该组每一个电阻另一端与另一组每一个电阻一端和微处理器ANx相对应连接；
另一组每一个电阻与电池组中单体电池正极对应连接，其中与电池组正极输出端PACK+连接的电阻端还与稳压器IC2一脚连接；
所述稳压器IC2与微处理器VDD连接的脚与稳压器IC2和电池组负极连接的脚之间并联一个滤波电容C1；
所述放电MOS场效应管Q1和所述充电MOS场效应管Q2源极连接在一起，其中放电MOS场效应管Q1栅极通过限流电阻与微处理器DIS脚连接；充电MOS场效应管Q2栅极通过限流电阻与微处理器CHR脚连接；充电MOS场效应管Q2漏极连接电池组输出端PACK-。
本发明还可以采取如下技术措施来实现：
多节锂离子电池组保护电路，其特征在于：电池组中单体电池个数为1-10个；所述电阻分压网络中两组电阻各为1-10个。
本发明具有的优点和积极效果是：由于使用微处理器芯片IC1作为控制的核心，通过外围的精密电阻网络取样电池组中各个单体电池的电压，控制充、放电MOS场效应管开关，避免电池过度充电或过度放电。电路简单、可靠性高。由于采用了微处理器芯片IC1、稳压器芯片IC2、MOS场效应管Q1、Q2，简化了硬件电路设计，减少了元件数目，缩小了体积。拓宽锂离子电池组的应用领域。
附图说明
图1为本发明多节锂离子电池组保护电路原理图。
图中的标号分别为：R1-R12为分压电阻；R13为限流电阻；R14为限流电阻；Q1为放电MOS场效应管；Q2为充电MOS场效应管；B1为锂离子电池组；C1为滤波电容；IC1为微处理器芯片；IC2为稳压器芯片。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参照附图1，以6串电池组为例，准备选择好电容器C1、分压电阻R1-R12、限流电阻R13-R14、型号为PIC16C774的微处理器芯片IC1、型号为MAX1615的稳压器芯片IC2、型号为IRF7413的放电MOS场效应管Q1和充电MOS场效应管Q2，以及印刷电路板，在印刷电路板表面涂助焊剂；上述微处理器芯片IC1、稳压器芯片IC2、放电MOS场效应管Q1和充电MOS场效应管Q2也可以采用类似功能的芯片。
PACK+、PACK-为电池组的输出端，6节单体电池B1.1-B1.6的正极分别依次与分压电阻R7-R12的一脚相连，R7-R12的另一脚分别依次与分压电阻R1-R6的一脚相连，R1-R6的另一脚同时和单体电池B1.6负极、稳压器IC2的1脚以及微处理器IC1的GND脚连接，组成电阻分压网络；R7-R12中与R1-R6相连的脚再分别依次与微处理器IC1的AN5-AN0脚相连，作为电池电压的输入端。微处理器IC1的DIS脚与电阻R13一脚相连，电阻R13另一脚与放电MOS场效应管Q1栅极连接，控制放电；放电MOS场效应管Q1源极、衬和充电MOS场效应管Q2源极、衬连接；微处理器IC1的CHR脚与电阻R14一脚相连，电阻R14另一脚与充电MOS场效应管Q2栅极连接，控制充电；稳压器IC2三个脚分别连接单体电池B1.1正极、单体电池B1.6负极和微处理器IC1的VDD脚，其中与B1.6负极和VDD脚连接的两脚间并联一个滤波电容C1；放电MOS场效应管Q1漏极与微处理器IC1的GND脚、R1-R6并联在一起的脚、与B1.6负极连接的滤波电容C1脚和单体电池B1.6负极连为一体；充电MOS场效应管Q2漏极连接电池组的输出端PACK-；单体电池B1.1的正极连接电池组的输出端PACK+。
保护电路工作原理如下：
电池组的总电压通过稳压器IC2产生稳定的+5V直流电压，为微处理器IC1供电。利用R1-R12组成的电阻分压网络，对每个单体电池从正极至总负极间依次连接的电压采样电路，取得锂离子电池组中的各电池单体的端电压，依此送入微处理器IC1的模拟量输入通道，由微处理器IC1控制，使每一单体电池的端电压，基准电压进行比较，控制充、放电MOS场效应管Q1、Q2的通断，当电池组中任意一只电池电压超过过充电保护电压，或者低于过放电保护电压时，放电MOS场效应管Q1和充电MOS场效应管Q2都关断，进而控制整个电池组的通断，避免电池过度充电或过度放电，从而构成充放电保护。微处理器IC1进入休眠状态，直到充电信号到来才能唤醒，阻止了电池的深度放电，降低了功耗。
Claims (2)
1、一种多节锂离子电池组保护电路，包括微处理器IC1、稳压器IC2、电阻分压网络、放电MOS场效应管Q1和充电MOS场效应管Q2，其特征在于：
所述电阻分压网络为两组个数与电池组中单体电池个数相同的电阻；
其中一组每一个电阻一端并联后与微处理器GND脚、稳压器IC2的一脚、放电MOS场效应管Q1漏极以及电池组负极连接，该组每一个电阻另一端与另一组每一个电阻一端和微处理器ANx相对应连接；
另一组每一个电阻与电池组中单体电池正极对应连接，其中与电池组正极输出端PACK+连接的电阻端还与稳压器IC2一脚连接；
所述稳压器IC2与微处理器VDD连接的脚与稳压器IC2和电池组负极连接的脚之间并联一个滤波电容C1；
所述放电MOS场效应管Q1和所述充电MOS场效应管Q2源极连接在一起，其中放电MOS场效应管Q1栅极通过限流电阻与微处理器DIS脚连接；充电MOS场效应管Q2栅极通过限流电阻与微处理器CHR脚连接；充电MOS场效应管Q2漏极连接电池组输出端PACK-。
2、根据权利要求1所述的多节锂离子电池组保护电路，其特征在于：电池组中单体电池个数为1-10个；所述电阻分压网络中两组电阻各为1-10个。
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