CN101394080B - 电池组保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池组保护装置，包含一级保护单元，可对电池组出现过充、过放时进行保护，所述一级保护单元包括：一级检测单元，用于检测电池组的过充电压值、过放电压值；一级控制单元，用于设置过充电压阈值、过放电压阈值；还用于判断所述过充电压值大于或等于充电电压阈值时，控制一级开关单元断开充放电回路；判断所述过放电压值大于或等于过放电压阈值时，控制一级开关单元断开充放电回路；一级开关单元，用于根据所述一级控制单元的控制信号断开充放电回路。进一步，还可以包括二级保护单元。本发明可对电池组出现过充、过放、过流情形时进行有效保护，且可靠性高。
Description
【技术领域】
本发明涉及电池组管理技术领域，尤其涉及电池组保护装置。
【背景技术】
锂离子电池具有容量高、体积小、重量轻等优点，由多节锂离子电池组成的锂离子电池组则以其更高的容量被应用到许多领域，例如在电动机车中，可以利用锂离子电池组取代传统的铅酸电池。锂离子电池组一般都需要专门的电路对其进行各种管理，比如在电池组出现过充、过放、过流等情况时进行有效保护。
目前一种动力锂离子电池的过电流保护电路，其主要技术方案是，在主电路中串联一个放电控制开关和一个充电控制开关，并设有可将所述放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据所述第一过电流检测部的输出信号控制所述放电控制开关延时断开的第一延时电路；以及可将所述充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据所述第二过电流检测部的输出信号控制所述充电控制开关延时断开的第二延时电路。该过电流保护电路可以使整个电池组在充电和放电过程中都得到过流保护，而且不会因为短时间的电流波动而出现误操作。
上述电路的不足之处在于，其仅仅当电池组出现过流情况时能进行保护，对于其他有可能损坏电池的情况比如电池过放、过流、短路等不能进行保护，存在安全隐患。
【发明内容】
本发明的发明目的是提供一种电池组保护装置，可对电池组出现过充、过放、过流情形时进行有效保护，且可靠性高。
为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：
一种电池组保护装置，包含一级保护单元，可对电池组出现过充、过放时进行保护，所述一级保护单元包括：
一级检测单元，用于检测电池组的过充电压值、过放电压值；
一级控制单元，用于设置过充电压阈值、过放电压阈值；还用于判断所述过充电压值大于或等于充电电压阈值时，控制一级开关单元断开充电回路；判断所述过放电压值大于过放电压阈值时，控制一级开关单元断开放电回路；
一级开关单元，用于根据所述一级控制单元的控制信号断开充电或放电回路；
该装置还包括二级保护单元，与一级保护单元相连共同对电池组进行保护，可连接1～5个电池，当电池出现过充、过放、过流时进行保护，所述二级保护单元包括：
二级检测单元，用于检测电池的过充电压值、过放、过流电压值；
二级控制单元，用于设置过充电压阈值、过放电压阈值、过流电压阈值；还用于判断所述过充电压值大于或等于充电电压阈值时，控制二级开关单元断开充电回路；判断所述过放电压值小于或等于过放电压阈值时，控制二级开关单元断开放电回路；判断所述过流电压值大于或等于过流电压阈值时，控制二级开关单元断开充放电回路；
二级开关单元，用于根据所述二级控制单元的控制信号断开充放电回路。
优选地，所述一级检测单元还用于检测电池组的温度值；
所述一级保护单元还包括温度保护单元，用于判断所述检测的温度值大于或等于设定温度值时断开充放电回路。
其中，所述温度保护单元具体包括热敏电阻。
优选地，所述一级保护单元具体包括单片机MC9S08AW60。
优选地，所述开关单元包括两个二极管，分别与两个三极管的基极相连，述说三极管的集电极分别与两个金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)的栅极相连，所述两个MOSFET的源极互连。
优选地，该装置包括至少两个二级保护单元，所述二级保护单元依次连接。
优选地，所述二级保护单元具体包括芯片S8254。
其中，所述开关单元包括两个二极管，分别与两个三极管的基极相连，述说三极管的集电极分别与两个MOSFET的栅极相连，所述两个MOSFET的源极互连。
从以上技术方案可以看出，本发明的电池组保护装置主要包括一个一级保护单元和数个二级保护单元，当电池组中电池出现过充、过放、或过流时，检测单元检测到的电压值发生变动，控制单元对检测到的电压进行判断，如果电池发生过充、过放、或过流情况时，控制开关单元断开充放电回路。二级保护单元与一级保护单元共同对电池组进行全面的保护，可靠性高。
【附图说明】
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明中一级保护单元较优实施例的电路图；
图3为本发明中二级保护单元较优实施例的电路图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
本发明提供一种电池组保护装置，如1所示，主要包括一个一级保护单元和数个二级保护单元，一级保护单元可分别检测电子组电池组中各个电池的过充、过放情况，并提供有效的保护。二级保护单元可连接1～5个电池，当电池组中电池数目较多时，可采用多个二级保护单元。二级保护单元与一级保护单元一起共同对电池组进行全面的保护。
一、一级保护单元
一级保护单元包括一级检测单、元一级控制单元和一级开关单元。
一级检测单元，用于检测电池组的过充电压值、过放电压值。一级控制单元，用于设置过充电压阈值、过放电压阈值；还用于判断所述过充电压值大于或等于充电电压阈值时，控制一级开关单元断开充电回路；判断所述过放电压值大于过放电压阈值时，控制一级开关单元断开放电回路。一级开关单元，用于根据所述一级控制单元的控制信号断开充电或放电回路。
参阅图2，结合其较优实施例对其工作过程进行描述。
在较优实施例中，一级保护单元一般可以采用MC9S08AW60单片机及其外围电路来实现。该单片机有60PIN，有16路10位的A/D转换通道，B口、D口作为15路电池电压检测输入，另一路用于回路的过电流检测输入。一个外部中断口(IRQ)用于温度检测产生外部中断。C口、E口作为均衡控制输出I/O口。单片机检测每一颗电池电压，当任一颗电池电压达到过充或过放电压值时PTA0或PTA1就会输出高电平，Q1或Q2导通，充放电控制MOSFET的栅极拉底，进而断开充或放电回路。当任一颗电池电压达到过充电压值时PTA0就会输出高电平，Q1导通，充放电控制MOSFER的栅极拉底，进而断开充电回路。当任一颗电池电压达到过放电压值时PTA1就会输出高电平，Q2导通，充放电控制MOSFET的栅极拉底，进而断开放电回路。RS为过流检测电阻，监测值通过PTD7输入单片机，当回路电流超过设定值PTA1会断开放电回路。
从图2的电路图可以看出，所述开关单元部分包括两个二极管，分别与两个三极管的基极相连，述说三极管的集电极分别与两个金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)的栅极相连，所述两个MOSFET的源极互连。
作为本发明的进一步改进，一级保护单元还包括温度保护单元，以提供了温度保护的功能。此时，一级检测单元还用于检测电温度保护单元，温度保护单元用于判断所述检测的温度值大于或等于设定温度值时断开充放电回路。
在较优实施例中，可以在MC9S08AW60单片机及其外围电路中增加热敏电阻来实现。热敏电阻用于电池组温度检测，当温度超过设定值PTA1会断开放电回路。
二、二级保护单元
为使对电池组的保护更加全面，本发明的电池组保护装置还包括二级保护单元，与一级保护单元相连共同对电池组进行保护，可连接1～5个电池，当电池出现过充、过放、过流时进行保护，所述二级保护单元包括二级检测单元、二级检测单元和二级控制单元。
二级检测单元，用于检测电池的过充电压值、过放、过流电压值。二级控制单元，用于设置过充电压阈值、过放电压阈值、过流电压阈值；还用于判断所述过充电压值大于或等于充电电压阈值时，控制二级开关单元断开充电回路；判断所述过放电压值大于或等于过放电压阈值时，控制二级开关单元断开放电回路；判断所述过流电压值大于或等于过流电压阈值时，控制二级开关单元断开充放电回路。二级开关单元，用于根据所述二级控制单元的控制信号断开充放电回路。当电池组中电池数目较多时，可以设置多个二级保护单元，各个二级保护单元之间依次连接。
参阅图3，结合其较优实施例对其工作过程进行描述。
在较优实施例中，二级保护单元一般可以采用芯片S8254及其外围电路来实现，S8254具有过充、过放、过流保护功能。各引脚功能如下：
COP：充电控制端
VMP：VC1-VMP间的电压检测端子，即过流3检测端子
DOP：放电控制端
VINI：VSS-VINI间电压检测端子，即过流1、2检测端子
CDT：过放电检测延迟、过流检测1延迟设置端
CCT：过充电检测延迟设置端
VSS：接地
SEL：3串/4串选择端
CTL：充电用FET机放电用FET控制端
VC1-VC4：单体电池电压检测端
VDD：电源供给端
工作说明：1，通常状态：全部电池电压在过充电检测电压(3.9V)和过放电检测电压(2.2V)之间，回路电流在20A以下时为通常状态，此时充放电控制FET导通。2，过充电状态：当某电池电压达到或超过过充电检测电压(3.9V)时，并且这种状态保持过充电延迟时间以上，则充电控制FET断开，切断充电回路，当电池电压降到过充电解除电压3.8V时，充电控制FET从新导通。3，过放电状态：当某电池电压达到或小于过放电检测电压(3.9V)时，并且这种状态保持过放电延迟时间以上，则放电控制FET断开，切断充电回路，S-8254进入休眠状态，当电池电压升到过放电解除电压2.3V时，放电控制FET从新导通。4，过流状态：S-8254内有三段过流保护，当某电池电压达到或超过流检测电流(20A)时，并且这种状态保持在过电流检测延迟时间以上，则放电控制FET断开，切断充电回路，当接上充电器或负载开放(30M欧以上)，过电流状态解除，放电控制FET从新导通。
二级保护单元的二级开关单元与一级保护单元的一级开关单元的电路结构样，也包括两个二极管，分别与两个三极管的基极相连，述说三极管的集电极分别与两个MOSFET的栅极相连，所述两个MOSFET的源极互连。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种电池组保护装置，其特征在于，包含一级保护单元，可对电池组出现过充、过放时进行保护，所述一级保护单元包括：
一级检测单元，用于检测电池组的过充电压值、过放电压值；
一级控制单元，用于设置过充电压阈值、过放电压阈值；还用于判断所述过充电压值大于或等于充电电压阈值时，控制一级开关单元断开充电回路；判断所述过放电压值等于过放电压阈值时，控制一级开关单元断开放电回路；
一级开关单元，用于根据所述一级控制单元的控制信号断开充电或放电回路；
所述的电池组保护装置还包括二级保护单元，与一级保护单元相连共同对电池组进行保护，可连接1～5个电池，当电池出现过充、过放、过流时进行保护，所述二级保护单元包括：
二级检测单元，用于检测电池的过充电压值、过放、过流电压值；
二级控制单元，用于设置过充电压阈值、过放电压阈值、过流电压阈值；还用于判断所述过充电压值大于或等于充电电压阈值时，控制二级开关单元断开充电回路；判断所述过放电压值小于或等于过放电压阈值时，控制二级开关单元断开放电回路；判断所述过流电压值大于或等于过流电压阈值时，控制二级开关单元断开充放电回路；
二级开关单元，用于根据所述二级控制单元的控制信号断开充放电回路。
2.根据权利要求1所述的电池组保护装置，其特征在于：
所述一级检测单元还用于检测电池组的温度值；
所述一级保护单元还包括温度保护单元，用于判断所述检测的温度值大于或等于设定温度值时断开充放电回路。
3.根据权利要求2所述的电池组保护装置，其特征在于：所述温度保护单元具体包括热敏电阻。
4.根据权利要求1或2或3所述的电池组保护装置，其特征在于，所述一级保护单元具体包括单片机MC9S08AW60。
5.根据权利要求4所述的电池组保护装置，其特征在于：
所述开关单元包括两个二极管，分别与两个三极管的基极相连，所述三极 管的集电极分别与两个金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET的栅极相连，所述两个MOSFET的源极互连。
6.根据权利要求1所述的电池组保护装置，其特征在于，其包括至少两个二级保护单元，所述二级保护单元依次连接。
7.根据权利要求1或6所述的电池组保护装置，其特征在于，所述二级保护单元具体包括芯片S8254。
8.根据权利要求7所述的电池组保护装置，其特征在于：
所述开关单元包括两个二极管，分别与两个三极管的基极相连，所述三极管的集电极分别与两个MOSFET的栅极相连，所述两个MOSFET的源极互连。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108321865A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-24 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 储能系统和保护方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201234733A (en) * | 2011-02-15 | 2012-08-16 | Whole Win Technology Ltd | Battery circuit protection module and battery module thereof |
| CN106374588B (zh) * | 2016-11-17 | 2018-04-10 | 深圳市盈动力科技有限公司 | 一种高压锂电池包故障的安全管理系统 |
| CN106597256B (zh) * | 2016-12-20 | 2024-03-22 | 欣旺达电子股份有限公司 | 过充、过放电压阈值测试电路 |
| CN109445337B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-05-07 | 珠海格力电器股份有限公司 | 端口保护电路及其控制方法、控制电路、装置和系统 |
| CN110718951B (zh) * | 2019-11-06 | 2021-10-08 | 广州极飞科技股份有限公司 | 充电控制方法、装置、充电器和计算机可读存储介质 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2235670Y (zh) * | 1995-05-19 | 1996-09-18 | 周宝林 | 蓄电池充放电保护器 |
| US5631537A (en) * | 1995-10-17 | 1997-05-20 | Benchmarq Microelectronics | Battery charge management/protection apparatus |
| CN2613916Y (zh) * | 2003-03-28 | 2004-04-28 | 徐玉琴 | 蓄电池智能保护装置 |
| CN1595761A (zh) * | 2004-06-22 | 2005-03-16 | 宁波思高软件科技有限公司 | 一种智能充电电路 |
| CN1783629A (zh) * | 2004-12-03 | 2006-06-07 | 比亚迪股份有限公司 | 分布式电池管理系统及管理方法 |
| CN2922235Y (zh) * | 2006-06-08 | 2007-07-11 | 潍坊光华电池有限公司 | 动力锂离子电池的保护电路 |
| CN200944526Y (zh) * | 2006-09-01 | 2007-09-05 | 中国科技开发院芜湖分院 | 一种锂动力电池充放电保护模块 |
| CN200947542Y (zh) * | 2006-09-15 | 2007-09-12 | 天津力神电池股份有限公司 | 多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2235670Y (zh) * | 1995-05-19 | 1996-09-18 | 周宝林 | 蓄电池充放电保护器 |
| US5631537A (en) * | 1995-10-17 | 1997-05-20 | Benchmarq Microelectronics | Battery charge management/protection apparatus |
| CN2613916Y (zh) * | 2003-03-28 | 2004-04-28 | 徐玉琴 | 蓄电池智能保护装置 |
| CN1595761A (zh) * | 2004-06-22 | 2005-03-16 | 宁波思高软件科技有限公司 | 一种智能充电电路 |
| CN1783629A (zh) * | 2004-12-03 | 2006-06-07 | 比亚迪股份有限公司 | 分布式电池管理系统及管理方法 |
| CN2922235Y (zh) * | 2006-06-08 | 2007-07-11 | 潍坊光华电池有限公司 | 动力锂离子电池的保护电路 |
| CN200944526Y (zh) * | 2006-09-01 | 2007-09-05 | 中国科技开发院芜湖分院 | 一种锂动力电池充放电保护模块 |
| CN200947542Y (zh) * | 2006-09-15 | 2007-09-12 | 天津力神电池股份有限公司 | 多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108321865A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-24 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 储能系统和保护方法 |
| CN108321865B (zh) * | 2018-01-16 | 2020-05-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 储能系统和保护方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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