CN102969699B - 一种锂电池保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池保护电路，连接于锂电池两端，该保护电路包括一MCU主控器以及：运算放大器电压跟随电路模块、分压电路模块、电流检测模块、放电控制模块以及充电控制模块。与现有技术相比，本发明有如下有益效果：1、本发明能够根据锂电池型号不同，选择不同预设值，满足多型号锂电池需求。2、本发明中采用MCU主控器作为控制中心，功能不固化，可满足不同客户的不同需求。3、所采用的部件价格较低，整个控制电路成本较低。4、本电路可实现更高的控制精度，有效保护锂电池的充放电。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，特别涉及一种锂电池保护电路。
背景技术
随着动力锂离子电池的应用领域越来越广泛，尤其是在汽车电子方面的应用，出于安全性能考虑，当前社会对动力锂离子电池保护板的功能要求也越来越多，而且对成本方面也有进一步的要求，尤其是多串动力锂离子电池应用时更为明显。
现有的锂离子电池保护板采用的是专用保护芯片。其电路原理为IC芯片通过检测电池电压、电流等信息，并根据上述信息控制MOSFET（金氧半场效晶体管）。一旦电压或者电流信息超过IC芯片的预设值，IC芯片则控制MOSFET断开电路，实现对电池的充电或放电保护。虽然现有的方案能够实现对锂离子电池的保护，但其存在以下缺点：1、IC芯片功能固化，应用上不够灵活，当实现功能要求较高的时候需要重新设计，应用成本较高；2、由于IC芯片功能固化，电压和电流的预设值固定，对于不同型号的锂电池需要不同型号芯片与之匹配，因而需要应用成本较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供能够满足一种成本低、应用灵活的锂电池保护电路。
本发明采用如下方案实现：
一种锂电池保护电路，连接于锂电池两端，该保护电路包括一MCU主控器以及：
运算放大器电压跟随电路模块，该运算放大器电压跟随电路模块设置有连接锂电池各电芯两端的电压采集线，用于将各电芯两端的电压转换为检测电压；
分压电路模块，该分压电路模块连接于MCU主控器与运算放大器电压跟随电路模块之间，用于实现将运算放大器电压跟随电路模块转换后的检测电压按分压处理后提供给MCU主控器进行AD电压采样；
电流检测模块，该电流检测模块连接于锂电池负极与MCU主控器之间，用于实现将锂电池放电电流转换成电压信号供给MCU主控器采样处理；
放电控制模块，该放电控制模块连接于锂电池负极与MCU主控器之间，用于控制锂电池负极输出端的通断；
充电控制模块，该充电控制模块连接于锂电池正极与MCU主控器之间，用于控制锂电池正极输入端的通断。
其中，所述的运算放大器电压跟随电路模块包括与锂电池各电芯配对的多个运算放大器，在各运算放大器输入端与各自配对的电芯正极通过电阻连接。
并且，在各运算放大器输出端与锂电池负极之间均串联有两个分压电阻，MCU主控器信号采集端连接于两分压电阻之间，在锂电池负极与该MCU主控器信号采集端串联有电容，所述分压电阻、电容组成分压电路模块。
其中，所述的电流检测模块包括串联于锂电池负极中的采样电阻R1，采样电阻R1两端连接运算放大器反相输入端和同相输入端，该运算放大器的输出端与MCU主控器连接，该运算放大器为并列设置的两个，各输出端分别与MCU主控器两个输入脚连接。
其中，所述的放电控制模块包括串联于锂电池负极中的金氧半场效晶体管Q1，该金氧半场效晶体管Q1的栅极G连接一三极管Q2的集电极，该集电极与锂电池正极连接，该三极管Q2的基极与MCU主控器控制输出端连接，该金氧半场效晶体管Q1的源极S与漏极D之间连接有一二极管D1。
其中，所述的充电控制模块包括串联于锂电池正极中的金氧半场效晶体管Q3，该金氧半场效晶体管Q3的栅极G连接一三极管Q4的集电极，该三极管Q4的基极与MCU主控器控制输出端连接，该金氧半场效晶体管Q3的源极S与漏极D之间连接有一二极管D2。
与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
1、本发明能够根据锂电池型号不同，选择不同预设值，满足多型号锂电池需求。
2、本发明中采用MCU主控器作为控制中心，功能不固化，可满足不同客户的不同需求。
3、所采用的部件价格较低，整个控制电路成本较低。
4、本电路可实现更高的控制精度，有效保护锂电池的充放电。
附图说明
图1为本发明实施例电路模块图。
图2为本实施例具体电路结构图。
具体实施方式
针对现有技术存在的缺陷，为了便于本领域技术人员理解，下面将对本发明作进一步详细描述：
如附图1所示。本实施例解释的锂电池保护电路连接于具有多个电芯的锂电池两端，包括一MCU主控器1，该MCU主控器1用于控制电压数据采集、电流数据采集、驱动充电保护和放电保护、以及各种逻辑功能的实现，为了实现整个功能，在该MCU主控器1外围设置有：
运算放大器电压跟随电路模块2，该运算放大器电压跟随电路模块2设置有连接锂电池各电芯两端的电压采集线，用于将各电芯两端的电压转换为1:1输出的检测电压，该运算放大器电压跟随电路模块2包括与锂电池各电芯配对的多个运算放大器21，在各运算放大器21输入端与各自配对的电芯正极通过电阻连接，具体如附图2所示；
分压电路模块3，该分压电路模块3连接于MCU主控器1与运算放大器电压跟随电路模块2之间，用于实现将运算放大器电压跟随电路模块2转换后的检测电压按分压处理后提供给MCU主控器进行AD电压采样，在各运算放大器输出端与锂电池负极之间均串联有两个分压电阻R2、分压电阻R3，MCU主控器信号采集端连接于两分压电阻之间，在锂电池负极与该MCU主控器1信号采集端串联有电容C1，所述分压电阻、电容则组成分压电路模块；
电流检测模块4，该电流检测模块4连接于锂电池负极与MCU主控器1之间，用于实现将锂电池放电电流转换成电压信号供给MCU主控器1采样处理，该电流检测模块4包括串联于锂电池负极中的采样电阻R1，采样电阻R1两端连接运算放大器反相输入端和同相输入端，该运算放大器的输出端与MCU主控器1连接，该运算放大器为并列设置的两个，各输出端分别与MCU主控器1两个输入脚连接；
放电控制模块5，该放电控制模块5连接于锂电池负极与MCU主控器1之间，用于控制锂电池负极输出端的通断，该放电控制模块5包括串联于锂电池负极中的金氧半场效晶体管Q1，该金氧半场效晶体管Q1的栅极G连接一三极管Q2的集电极，该集电极与锂电池正极连接，该三极管Q2的基极与MCU主控器控制输出端连接，该金氧半场效晶体管Q1的源极S与漏极D之间连接有一二极管D1；
充电控制模块6，该充电控制模块6连接于锂电池正极与MCU主控器之间，用于控制锂电池正极输入端的通断，该充电控制模块6包括串联于锂电池正极中的金氧半场效晶体管Q3，该金氧半场效晶体管Q3的栅极G连接一三极管Q4的集电极，该三极管Q4的基极与MCU主控器控制输出端连接，该金氧半场效晶体管Q3的源极S与漏极D之间连接有一二极管D2。
本实施例满足了不同市场对不同产品应用的需求，使动力锂电池保护板方案脱离传统的控制方式，采用以MCU主控器核心，代替了传统的IC芯片，参数修改方便，结合运算放大器电压跟随电路模块，通过电阻分压提供给MCU主控器进行AD电压数据采样，再由MCU主控器控制充电控制模块和放电控制模块，灵活实现不同市场对不同产品应用的功能需求，控制精度高，达到对动力锂离子电池保护的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，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。
Claims (1)
1.一种锂电池保护电路，连接于锂电池两端，其特征在于，该保护电路包括一MCU主控器(1)以及：
运算放大器电压跟随电路模块（2），该运算放大器电压跟随电路模块设置有连接锂电池各电芯两端的电压采集线，用于将各电芯两端的电压转换为检测电压；
分压电路模块（3），该分压电路模块连接于MCU主控器与运算放大器电压跟随电路模块之间，用于实现将运算放大器电压跟随电路模块转换后的检测电压按分压处理后提供给MCU主控器进行AD电压采样；
电流检测模块（4），该电流检测模块连接于锂电池负极与MCU主控器之间，用于实现将锂电池放电电流转换成电压信号供给MCU主控器采样处理；
放电控制模块（5），该放电控制模块连接于锂电池负极与MCU主控器之间，用于控制锂电池负极输出端的通断；
充电控制模块（6），该充电控制模块连接于锂电池正极与MCU主控器之间，用于控制锂电池正极输入端的通断；
所述的运算放大器电压跟随电路模块包括与锂电池各电芯配对的多个运算放大器，在各运算放大器输入端与各自配对的电芯正极通过电阻连接；在各运算放大器输出端与锂电池负极之间均串联有两个分压电阻，MCU主控器信号采集端连接于两分压电阻之间，在锂电池负极与该MCU主控器信号采集端串联有电容，所述分压电阻、电容组成分压电路模块；
所述的电流检测模块包括串联于锂电池负极中的采样电阻R1，采样电阻R1两端连接运算放大器反相输入端和同相输入端，该运算放大器的输出端与MCU主控器连接，该运算放大器为并列设置的两个，各输出端分别与MCU主控器两个输入脚连接；
所述的放电控制模块包括串联于锂电池负极中的金氧半场效晶体管Q1，该金氧半场效晶体管Q1的栅极G连接一三极管Q2的集电极，该集电极与锂电池正极连接，该三极管Q2的基极与MCU主控器控制输出端连接，该金氧半场效晶体管Q1的源极S与漏极D之间连接有一二极管D1；
所述的充电控制模块包括串联于锂电池正极中的金氧半场效晶体管Q3，该金氧半场效晶体管Q3的栅极G连接一三极管Q4的集电极，该三极管Q4的基极与MCU主控器控制输出端连接，该金氧半场效晶体管Q3的源极S与漏极D之间连接有一二极管D2。
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