CN104362595B - 电池组过温保护供电电路 - Google Patents

Abstract

电池组过温保护不间断供电装置包括控制电路、若干电池组、若干过温检测电路和若干充放电驱动电路；若干电池组并联连接；每一电池组包括若干串联连接的电芯；每一电池组的正极端连接本装置的正输出端，每一电池组的负极端通过对应的充放电驱动电路连接本装置的负输出端；每一过温检测电路用于检测对应电池组的各电芯的温度，并将各电芯的温度值与预设温度安全阈值进行比对，在各电芯的温度值均小于预设温度安全阈值时，输出温度正常信号至控制电路，以驱动对应的充放电驱动电路导通；在至少一电芯的温度值大于预设温度安全阈值时，该过温检测电路输出过温信号至控制电路，以控制对应的充放电驱动电路截止。上述发明可提供稳定安全的供电。

Description

电池组过温保护供电电路

技术领域

本发明涉及一种电池组过温保护供电电路。

背景技术

随着社会发展，新能源电池组的市场需求越来越大，特别是高端领域的电动汽车、代步车等交通工具。当电池组温度过高时，如果继续使用(即充电或放电)，将给电池组带来极大损害，甚至导致起火、爆炸等安全事故。

如图1所示，现有的电池组过温保护电路采用一安装在电池组附近的机械式温度开关或电阻式温度开关检测电池组的环境温度，在检测到过温时系统进行断电处理。电池组一般由若干电芯串联组成，而温度开关检测的是其附近的环境温度，若严重发热的电芯离温度开关较远，那么，待温度开关检测到过温时，该严重发热的电芯可能已经损坏，特别当温度上升速度很快，而温度开关还没反应过来的时候，整个电池组的温度可能已经失控。另外，上述电池组检测到过温后便直接切断供电回路，而不会提前发出预警信号，对于高速行驶的车辆相当危险，容易造成严重的交通事故。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在于提供一种可解决上述技术问题的电池组过温保护不间断供电装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电池组过温保护不间断供电装置，其包括控制电路、若干电池组、若干过温检测电路和若干充放电驱动电路；电池组、过温检测电路和充放电驱动电路一一对应；

若干电池组并联连接；每一电池组包括若干串联连接的电芯；每一电池组的正极端连接本装置的正输出端，每一电池组的负极端通过对应的充放电驱动电路连接本装置的负输出端；

每一过温检测电路用于检测对应电池组的各电芯的温度，并将各电芯的温度值与预设温度安全阈值进行比对，在各电芯的温度值均小于预设温度安全阈值时，输出温度正常信号至控制电路，控制电路用于根据该温度正常信号驱动对应的充放电驱动电路导通，以使得对应的电池组充放电；在至少一电芯的温度值大于预设温度安全阈值时，该过温检测电路输出过温信号至控制电路，控制电路根据该过温信号控制对应的充放电驱动电路截止，以使得对应的电池组停止充放电。

优选地，每一过温检测电路包括若干负温度系数的热敏电阻、若干电阻、若干比较器和一或门，或门的输入端数量、热敏电阻、电阻、比较器和对应电池组的电芯一一对应；

每一热敏电阻用于检测电池组对应的一电芯的温度，每一热敏电阻的一端通过对应的电阻连接一直流电源，每一热敏电阻的另一端接地；每一比较器的反相端连接于对应的热敏电阻和对应的电阻之间，每一比较器的同相端通过一阈值电压源接地；每一比较器的输出端连接该或门的对应的输入端，该或门的输出端连接该控制电路。

优选地，本装置还包括若干延时电路，每一延时电路连接于对应的过温检测电路和该控制电路之间。

优选地，每一充放电驱动电路包括第一电容、第二电容、第一电阻至第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一场效应管至第四场效应管；

第一电容和第一电阻相并联，第一三极管的基极通过第一电阻连接该负输出端，还连接一直流电源，第一三极管的集电极连接直流电源，第一三极管的发射极连接负输出端；第一场效应管和第二场效应管的栅极均连接直流电源，第一场效应管的源极连接负输出端，第一场效应管的漏极连接第二场效应管的漏极，第二场效应管的源极对应电池组的负极端；第二三极管的发射极连接第二场效应管的源极，第二三极管的集电极连接直流电源，第二电阻和第二电容并联连接，第二三极管的基极通过第二电阻连接第二场效应管的源极，还依次通过第四电阻和第三电阻连接直流电源；第四场效应管的源极连接直流电源，第四场效应管的漏极连接于第四电阻和第三电阻之间，第四场效应管的漏极连接第三场效应管的漏极，第四场效应管的源极连接电池组的负极端，第四场效应管和第三场效应管的栅极均连接控制电路。

优选地，本装置还包括过温报警电路，控制电路还根据该过温信号驱动过温报警电路发出警报。

优选地，该过温报警电路包括第一场效应管、第一电阻、第二电阻、第二场效应管、第三场效应管、蜂鸣器和发光二极管；

第二场效应管和第三场效应管的漏极相连接，第二场效应管的源极连接直流电源，第三场效应管的源极接地，第二场效应管和第三场效应管的栅极连接控制电路；第一场效应管的栅极连接第二场效应管的漏极，还通过第二电阻连接正输出端，第一场效应管的源极连接正输出端，第一场效应管的漏极依次通过第一电阻和蜂鸣器连接发光二极管的阳极，发光二极管的阴极接地。

本发明的有益效果如下：

上述发明对每一电池组的各电芯分别进行温度检测，在检测到电池组的至少一电芯过温时使对应电池组停止充分电，而其他电池组正常充放电，如此，可从根本上避免某一电芯由于过温而损坏，同时，保证本装置的不间断供电，以提供稳定安全供电。该电池组停止充分电后，在温度会慢慢降至温度安全阈值以下时，该电池组又可重新启动充分电，如此，不但可保证本装置的稳定安全供电，还可延长本装置的使用寿命。

附图说明

图1为本发明电池组过温保护不间断供电装置的较佳实施方式的电气原理图。

图2为图1的电池组过温保护不间断供电装置的过温检测电路的电路图。

图3为图1的电池组过温保护不间断供电装置的充放电驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

请参见图1，本发明涉及一种电池组过温保护不间断供电装置，其较佳实施方式包括控制电路、若干电池组、若干过温检测电路和若干充放电驱动电路；电池组、过温检测电路和充放电驱动电路一一对应。

若干电池组并联连接。每一电池组包括若干串联连接的电芯B0。每一电池组的正极端连接本装置的正输出端PACK+，每一电池组的负极端通过对应的充放电驱动电路连接本装置的负输出端PACK-。电池组的数量可为二或以上。

每一过温检测电路用于检测对应电池组的各电芯B0的温度，并将各电芯B0的温度值与预设温度安全阈值进行比对，在各电芯B0的温度值均小于预设温度安全阈值时，输出温度正常信号至控制电路，控制电路用于根据该温度正常信号驱动对应的充放电驱动电路导通，以使得对应的电池组正常充放电；在至少一电芯B0的温度值大于预设温度安全阈值时，该过温检测电路输出过温信号至控制电路，控制电路根据该过温信号控制对应的充放电驱动电路截止，以使得对应的电池组停止充放电。

上述发明对每一电池组的各电芯B0分别进行温度检测，在检测到电池组的至少一电芯B0过温时使对应电池组停止充分电，而其他电池组正常充放电，如此，可从根本上避免某一电芯由于过温而损坏，同时，保证本装置的不间断供电，以提供稳定安全供电。该电池组停止充分电后，在温度会慢慢降至温度安全阈值以下时，该电池组又可重新启动充分电，如此，不但可保证本装置的稳定安全供电，还可延长本装置的使用寿命。

参见图2，本实施例中，每一过温检测电路包括若干负温度系数的热敏电阻NTC、若干电阻R1、若干比较器U1和一或门U2，或门U2的输入端数量、热敏电阻NTC、电阻R1、比较器U1和对应电池组的电芯B0一一对应。

每一热敏电阻NTC用于检测电池组对应的一电芯B0的温度，每一热敏电阻NTC的一端通过对应的电阻R1连接一直流电源VCC，每一热敏电阻NTC的另一端接地。每一比较器U1的反相端连接于对应的热敏电阻NTC和对应的电阻R1之间，每一比较器U1的同相端通过一阈值电压源Vref接地。每一比较器U1的输出端连接该或门U2的对应的输入端，该或门U2的输出端连接该控制电路。

优选地，本装置还包括若干延时电路，每一延时电路连接于对应的过温检测电路和该控制电路之间。本实施例中，每一或门U2的输出端通过对应的延时电路连接该控制电路。

参见图3，本实施例中，每一充放电驱动电路包括电容C1、电容C2、电阻R2至电阻R5、三极管Q1、三极管Q6、场效应管Q2至场效应管Q5。

电容C1和电阻R2相并联，三极管Q1的基极通过电阻R2连接负输出端PACK-，还连接直流电源VCC，三极管Q1的集电极连接直流电源VCC，三极管Q1的发射极连接负输出端PACK-。场效应管Q2和场效应管Q3的栅极均连接直流电源VCC，场效应管Q2的源极连接负输出端PACK-，场效应管Q2的漏极连接场效应管Q3的漏极，场效应管Q3的源极对应电池组的负极端；三极管Q6的发射极连接场效应管Q3的源极，三极管Q6的集电极连接直流电源VCC，电阻R3和电容C2并联连接，三极管Q6的基极通过电阻R3连接场效应管Q3的源极，还依次通过电阻R5和电阻R4连接直流电源VCC；场效应管Q4的源极连接直流电源VCC，场效应管Q4的漏极连接于电阻R5和电阻R4之间，场效应管Q5的漏极连接场效应管Q4的漏极，场效应管Q5的源极连接电池组的负极端，场效应管Q5和场效应管Q4的栅极均连接控制电路。

本实施例中，本装置还包括过温报警电路，控制电路还根据该过温信号驱动过温报警电路发出警报，如以声或/和光的方式提醒用户。

该过温报警电路包括场效应管Q7、电阻R7、电阻R8、场效应管Q8、场效应管Q9、蜂鸣器LS1和发光二极管D1。

场效应管Q8和场效应管Q9的漏极相连接，场效应管Q8的源极连接直流电源VCC，场效应管Q9的源极接地，场效应管Q8和场效应管Q9的栅极连接控制电路。场效应管Q7的栅极连接场效应管Q8的漏极，还通过电阻R8连接正输出端PACK+，场效应管Q7的源极连接正输出端PACK+，场效应管Q7的漏极依次通过电阻R7和蜂鸣器LS1连接发光二极管D1的阳极，发光二极管D1的阴极接地。

本实施例的过温保护的工作原理如下：

每一热敏电阻NTC用于检测对应的一电芯B0，当电池组的其中一电芯B0的温度越来越高时，热敏电阻NTC的阻值将越来越小，使得热敏电阻NTC的电压也越来越小，当热敏电阻NTC的电压小于阈值电源Vref的电压时，比较器U1输出高电平信号，使得或门U2输出高电平信号至控制电路，以使得控制电路输出高电平信号，进而使得场效应管Q4导通，而场效应管Q5截止，从而使得三极管Q1和三极管Q2导通，进而使得场效应管Q2和场效应管Q3均截止，从而使得对应的电池组停止充放电，以降低电芯温度。

而其他温度正常的电池组，由于各热敏电阻NTC的电压均大于阈值电源Vref的电压，各比较器U2均输出低电平信号，使得或门U2输出低电平信号至控制电路，以使得控制电路输出低电平信号，进而使得场效应管Q4截止，而场效应管Q5导通，从而使得三极管Q1和三极管Q2截止，进而使得场效应管Q2和场效应管Q3导通，从而使得电池组正常充分电，以保障不间断供电。

另外，该控制电路输出高电平信号(即电池组过温)时，场效应管Q8截止，而场效应管Q9导通，进而使得场效应管Q7导通，从而使得蜂鸣器LS1发出声音，同时发光二极管D1发光，以提示过温。

由上述可知，三极管Q1和三极管Q6起电子开关作用，可由其他具备相同功能的电子开关如场效应管或电子开关芯片替换。场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q8、场效应管Q9和场效应管Q7起电子开关作用，可由其他具备相同功能的电子开关如三极管或电子开关芯片替换。

电容C1和电容C2起滤波作用，其他实施例中，可不需要电容C1和电容C2。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电池组过温保护不间断供电装置，其特征在于：其包括控制电路、若干电池组、若干过温检测电路和若干充放电驱动电路；电池组、过温检测电路和充放电驱动电路一一对应；

若干电池组并联连接；每一电池组包括若干串联连接的电芯；每一电池组的正极端连接本装置的正输出端，每一电池组的负极端通过对应的充放电驱动电路连接所述电池组过温保护不间断供电装置的负输出端；

每一过温检测电路用于检测对应电池组的各电芯的温度，并将各电芯的温度值与预设温度安全阈值进行比对，在各电芯的温度值均小于预设温度安全阈值时，输出温度正常信号至控制电路，控制电路用于根据该温度正常信号驱动对应的充放电驱动电路导通，以使得对应的电池组充放电；在至少一电芯的温度值大于预设温度安全阈值时，该过温检测电路输出过温信号至控制电路，控制电路根据该过温信号控制对应的充放电驱动电路截止，以使得对应的电池组停止充放电；

每一充放电驱动电路包括电容C1、电容C2、电阻R2至电阻R5、三极管Q1、三极管Q6、场效应管Q2至场效应管Q5；电容C1和电阻R2相并联，三极管Q1的基极通过电阻R2连接该负输出端，还连接一直流电源，三极管Q1的集电极连接直流电源，三极管Q1的发射极连接负输出端；场效应管Q2和场效应管Q3的栅极均连接直流电源，场效应管Q2的源极连接负输出端，场效应管Q2的漏极连接场效应管Q3的漏极，场效应管Q3的源极对应电池组的负极端；三极管Q6的发射极连接场效应管Q3的源极，三极管Q6的集电极连接直流电源，电阻R3和电容C2并联连接，三极管Q6的基极通过电阻R3连接场效应管Q3的源极，还依次通过电阻R5和电阻R4连接直流电源；场效应管Q4的源极连接直流电源，场效应管Q4的漏极连接于电阻R5和电阻R4之间，场效应管Q5的漏极连接场效应管Q4的漏极，场效应管Q5的源极连接电池组的负极端，场效应管Q5和场效应管Q4的栅极均连接控制电路。

2.如权利要求1所述的电池组过温保护不间断供电装置，其特征在于：每一过温检测电路包括若干负温度系数的热敏电阻、若干电阻、若干比较器和一或门，或门的输入端数量、热敏电阻、电阻、比较器和对应电池组的电芯一一对应；

每一热敏电阻用于检测电池组对应的一电芯的温度，每一热敏电阻的一端通过对应的电阻连接一直流电源，每一热敏电阻的另一端接地；每一比较器的反相端连接于对应的热敏电阻和对应的电阻之间，每一比较器的同相端通过一阈值电压源接地；每一比较器的输出端连接该或门的对应的输入端，该或门的输出端连接该控制电路。

3.如权利要求1所述的电池组过温保护不间断供电装置，其特征在于：本装置还包括若干延时电路，每一延时电路连接于对应的过温检测电路和该控制电路之间。

4.如权利要求1所述的电池组过温保护不间断供电装置，其特征在于：本装置还包括过温报警电路，控制电路还根据该过温信号驱动过温报警电路发出警报。

5.如权利要求4所述的电池组过温保护不间断供电装置，其特征在于：该过温报警电路包括场效应管Q7、电阻R7、电阻R8、场效应管Q8、场效应管Q9、蜂鸣器和发光二极管D1；场效应管Q8和场效应管Q9的漏极相连接，场效应管Q8的源极连接直流电源，场效应管Q9的源极接地，场效应管Q8和场效应管Q9的栅极连接控制电路；场效应管Q7的栅极连接场效应管Q8的漏极，还通过电阻R8连接正输出端，场效应管Q7的源极连接正输出端，场效应管Q7的漏极依次通过电阻R7和蜂鸣器连接发光二极管D1的阳极，发光二极管D1的阴极接地。