CN104283276A - 一种新型锂电池组保护板 - Google Patents

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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/0045—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction concerning the insertion or the connection of the batteries

Abstract

本发明涉及一种新型锂电池组保护板，包括主电路、控制电路、分流放电支路、过流检测保护电阻、光耦隔离和开关器件，所述主电路的正负极分别接锂电池的正负极，所述主电路和分流放电支路均由控制电路控制，所述光耦隔离包括充电控制用管栅极和放电控制用管栅极，所述开关器件包括分流放电支路控制用开关器件、充电控制开关器件和放电控制开关器件。本发明提供的新型锂电池组保护板，对串联的成组锂电池进行过充、过放、过流、短路保护，充电过程中实现整组电池均衡充电，稳定可靠且均衡充电误差小。

Description

一种新型锂电池组保护板
技术领域
本发明涉及锂电池生产领域，尤其是一种新型锂电池组保护板。
背景技术
随着国际性的不可再生性能源紧缺以及环境污染问题的不断加剧，采用新型长效无污染的电池取代传统的铅酸电池作为动力的电动自行车已成为电动自行车行业发展的必然趋势，其工作电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、循环寿命长的锂离子电池的使用，使得电动自行车的动力部分越来越轻便、高效。
目前，国内外各大芯片生产厂商针对不同类型锂离子电池过充、过放、过流保护的要求设计有各种型号的锂电池保护芯片，以保证电池的安全性能，避免出现电池特性恶化的现象。这类锂电池保护芯片绝大多数适用于1～4节串联数的锂离子电池，但是对多串联数，如10串以上锂电池串联的电池组或保护芯片路数与实际应用的锂电池组串联数不同的情况，如果采用目前市场上的集成电路芯片来制作保护电路，存在无法实现保护或使用上不够灵活的缺点。
另外，成组锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能；多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU，通过和保护芯片的串行通讯来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了保护板的效率和可靠性、增加了功耗。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型锂电池组保护板，对串联的成组锂电池进行过充、过放、过流、短路保护且在充电过程中实现整组电池均衡充电。
为了达到上述目的，本发明提供了一种新型锂电池组保护板，包括主电路、控制电路、分流放电支路、过流检测保护电阻、光耦隔离和开关器件，所述主电路的正负极分别接锂电池的正负极，所述主电路和分流放电支路均由控制电路控制。
所述光耦隔离包括充电控制用管栅极和放电控制用管栅极。
所述开关器件包括分流放电支路控制用开关器件、充电控制开关器件和放电控制开关器件。
本发明中，单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定，串联使用，分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。保护板在充电保护的同时，通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电，如图2所示，当锂电池组充电时，外接电源正负极分别接电池组正负极BAT+和BAT-两端，充电电流流经电池组正极BAT+、电池组中单节锂电池、放电控制开关器件、充电控制开关器件、电池组负极BAT-的电流流向。
本发明保护板在充电保护的同时，通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电，该方案有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法，降低了锂电池组充电器设计应用的成本。
本发明保护板中控制电路部分单节锂电池保护芯片的充电过电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路中充电开关器件的导通提供栅极电压；如某一节或几节锂电池在充电过程中先进入过电压保护状态，则由过电压保护信号控制并联在单节锂电池正负极两端的分流放电支路放电，同时将串接在充电回路中的对应单体锂电池断离出充电回路。
本发明保护板中控制电路部分单节锂电池保护芯片的充电过电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路中充电开关器件的导通提供栅极电压；如某一节或几节锂电池在充电过程中先进入过电压保护状态，则由过电压保护信号控制并联在单节锂电池正负极两端的分流放电支路放电，同时将串接在充电回路中的对应单体锂电池断离出充电回路。锂电池组串联充电时，忽略单节电池容量差别的影响，一般内阻较小的电池先充满。此时，相应的过电压保护信号控制分流放电支路的开关器件闭合，在原电池两端并联上一个分流电阻。
本发明的有益效果是：本发明提供新型锂电池组保护板，对串联的成组锂电池进行过充、过放、过流、短路保护，充电过程中实现整组电池均衡充电，稳定可靠且均衡充电误差小。
附图说明
图1是本发明所述新型锂电池组保护板的结构示意图。
图2是本发明中所述充电时的电流流向图。
图中：1-锂电池；2-充电过电压分流放电支路电阻；3-分流放电支路控制用开关器件；4-过流检测保护电阻；5-省略的锂电池保护芯片及电路连接部分；6-单节锂电池保护芯片；7-充电控制用管栅极；8-放电控制用管栅极；9-充电控制开关器件；10-放电控制开关器件；11-控制电路；12-主电路；13-分流放电电路。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1、2所示，一种新型锂电池组保护板，包括主电路、控制电路11、分流放电支路、过流检测保护电阻、光耦隔离和开关器件，主电路的正负极分别接锂电池1的正负极，主电路和分流放电支路均由控制电路11控制。
光耦隔离包括充电控制用管栅极7和放电控制用管栅极8。
开关器件包括分流放电支路控制用开关器件3、充电控制开关器件9和放电控制开关器件10。
本实施例中，当电池组放电时，外接负载分别接电池组正负极BAT+和BAT-两端，放电电流流经电池组负极BAT-、充电控制开关器件9、放电控制开关器件10、电池组中单节锂电池1和电池组正极BAT+，电流流向如图2所示。保护板中控制电路11部分单节锂电池保护芯片6的放电欠电压保护、过流和短路保护控制信号经光耦隔离后串联输出，为主电路中放电控制开关器件10的导通提供栅极电压；一旦电池组在放电过程中遇到单节锂电池1欠电压或者过流和短路等特殊情况，对应的单节锂电池放电保护控制信号变低，无法为主电路中的放电控制开关器件提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即结束放电使用过程。

Claims (3)

1.一种新型锂电池组保护板，包括主电路、控制电路、分流放电支路、过流检测保护电阻、光耦隔离和开关器件，其特征在于：所述主电路的正负极分别接锂电池的正负极，所述主电路和分流放电支路均由控制电路控制。
2.根据权利要求1所述的新型锂电池组保护板，其特征在于：所述光耦隔离包括充电控制用管栅极和放电控制用管栅极。
3.根据权利要求1所述的新型锂电池组保护板，其特征在于：所述开关器件包括分流放电支路控制用开关器件、充电控制开关器件和放电控制开关器件。
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