CN105048607A - 一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法 - Google Patents

一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法 Download PDF

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本发明涉及一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法,该装置包括设置于保护板支架一侧的三组电池组以及另一侧且均分别与电池组对应连接的保护单元以及控制单元;该控制方法包括:控制单元分别对应检测并判断第一至第三电池组的充放电状态,若处于非正常的充放电状态,则对应结合保护单元断开充放电回路。本发明所提出的一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法提供了一种新型的、便捷的、稳定的供电电源,满足了需要多种正负电源供电需求的设备。

Description

一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法。
背景技术
[0002] 传统的多电源供电设备,常采用较多单独的电源进行组合接入,使用极为不便。而 且采用多电源供电的设备对供电电源的工作状态的稳定性以及安全可靠性、抗干扰能力等 存在较大的要求,而且多个分立电池组组装复杂、占用空间大不利于设备结构空间的利用 和安装固定。管理电路分散,多个输出线路接入设备,抗干扰能力和稳定性差,存在功能误 动作问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种新型多输出锂电池电源装置及其控制方法,以克服现 有技术中存在的缺陷。
[0004] 为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种新型多输出锂电池电源装置,包括: 第一锂电池组单元和第二锂电池组单元;所述第一锂电池组单元包括第一电池组、第一控 制单元以及第一保护单元;所述第二锂电池组单元包括第二电池组、第三电池组、第二控制 单元、第二保护单元、第三控制单元以及第三保护单元;所述第一控制单元、所述第一保护 单元、所述第二控制单元、所述第二保护单元、所述第三控制单元以及所述第三保护单元均 设置于一保护板支架一侧;所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组均设置 于所述保护板支架另一侧;所述第一电池组的第一端作为所述新型多输出锂电池电源装置 的A输出端,并经一连接器引出;所述第一电池组的第二端经所述第一控制单元连接至所 述第一保护单元的第二端;所述第一电池组的第三端连接至所述第一保护单元的第一端; 所述第一保护单元的第三端作为作为所述新型多输出锂电池电源装置的B输出端,且经所 述连接器引出;所述第二电池组的第一端与所述第一保护单元的第三端相连;所述第二电 池组的第二端与所述第二保护单元的第一端相连;所述第二保护单元的第三端作为所述 新型多输出锂电池电源装置的C输出端,并经所述连接器引出;所述第二电池组的第三端 经第二控制单元连接至所述第二保护单元的第二端;所述第二电池组的第四端与所述第三 电池组的第一端相连;所述第三电池组的第二端与所述第三控制单元的第一端相连;所述 第三电池组的第三端与所述第三保护单元的第一端相连;所述第二电池组的第五端与所述 第三控制单元的第二端相连;所述第三控制单元的第三端与所述第三保护单元的第二端相 连;所述第三保护单元的第三端作为所述新型多输出锂电池电源装置的D输出端,并经所 述连接器引出。
[0005] 在本发明一实施例中,所述第一保护单元以及所述第三保护单元均包括 AP9974GH ;所述第二保护单元包括A08820、FDW2511NZ或D2017A ;所述第一控制单元以及所 述第三控制单元均包括S-8204BBD ;所述第二控制单元包括S-8242AAY。
[0006] 在本发明一实施例中,所述第一电池组包括7只3. 7V的锂电池;所述第二电池组 包括2只3. 7V的锂电池;第三电池组包括5只3. 7V的锂电池;所述A输出端的输出电压为 +25. 9V,所述B输出端为公共端,且输出电压为0V,所述C输出端的输出电压为-7. 4V,所述 D输出电压为-25. 9V。
[0007] 进一步的,还提供一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,所述第一控制单 元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应检测并判断所述第一电池组、所述 第二电池组以及所述第三电池组是否处于正常充电状态或正常放电状态,若检测到所述第 一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组处于非正常充电状态或非正常放电状态 时,则经一预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控 制单元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开 所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的充电回路或放电回路。
[0008] 在本发明一实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制 单元分别对应检测所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组充电过程的电压 值,并与一预设过充保护电压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组以及所述 第三电池组充电过程的电压值大于或等于该预设过充保护电压阈值,则经一过充保护预设 时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对 应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述第一电池 组、所述第二电池组以及所述第三电池组的充电回路,进行过充保护。
[0009] 在本发明一实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制 单元分别对应检测所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程的电压 值,并对应与一预设过放保护电压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组以及 所述第三电池组放电过程的电压值小于或等于所述预设过放保护电压阈值,则经一过放保 护预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元 分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述第 一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的放电回路,进行过放保护。
[0010] 在本发明一实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制 单元分别对应检测所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程的过电 流电压,并对应与一预设过流检测电压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组 以及所述第三电池组放电过程的电流值大于或等于所述预设过流检测电压阈值,则经一过 流保护预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制 单元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所 述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的放电回路,进行过流保护。
[0011] 在本发明一实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制 单元分别对应检测并判断所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组是否处于 输出短路状态;若所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组处于输出短路状 态,则经一短路保护预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所 述第三控制单元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元 对应断开所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的放电回路,进行短路保 护。
[0012] 在本发明一实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制 单元分别通过对应检测所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的负载短路 检测电压,判断所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组是否处于短路状态。
[0013] 相较于现有技术,本发明具有以下有益效果:本发明所提出的一种新型多输出锂 电池电源装置及其控制方法,提供了一种结构简洁、使用方便、稳定性高且能够提供多种正 负电源输出的新型锂电池电源装置。此外,该电源装置能够实时便捷地检测充放电过程中 锂电池的状态,在发生异常时,端开充放电回路,对电池进行保护,极大地提高了锂电池电 源的安全性和可靠性,改善了检测过程中存在的操作不便。
附图说明
[0014] 图1为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中保护板支架一侧的结构示意 图。
[0015] 图2为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中保护板支架另一侧的结构示 意图。
[0016] 图3为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中的电路原理图。
[0017] 图4为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中连接器的各个输出端的位置 示意图。
[0018] 图5为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中连接器的各个输出端的电压 输出值。
[0019] 图6为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中第一以及第三电池组对应的 保护单元以及控制单元的电路连接图。
[0020] 图7为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中第二电池组对应的保护单元 以及控制单元的电路连接图。
[0021] 图8为本发明中一种新型多输出锂电池电源装置中采用7S+2S+5S连接的电路原 理图。
[0022] 【标号说明】:1_第一保护单元以及第一控制单元;2-第二保护单元以及第二控制 单元;3-第三保护单元以及第三控制单元;4-保护板支架;5-连接器;6-第一电池组、第二 电池组以及第三电池组。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图,对本发明的技术方案进行具体说明。
[0024] 本发明提供一种新型多输出锂电池电源装置,如图1~5所示,包括:第一锂电池组 单元和第二锂电池组单元;所述第一锂电池组单元包括第一电池组、第一控制单元以及第 一保护单元;所述第二锂电池组单元包括第二电池组、第三电池组、第二控制单元、第二保 护单元、第三控制单元以及第三保护单元;所述第一控制单元与所述第一保护单元1、所述 第二控制单元与所述第二保护单元2、所述第三控制单元与所述第三保护单3元均设置于 一保护板支架4 一侧;所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组6均设置于所 述保护板支架4架另一侧;所述第一电池组的第一端作为所述新型多输出锂电池电源装置 的A输出端,并经一连接器5引出;所述第一电池组的第二端经所述第一控制单元连接至所 述第一保护单元的第二端;所述第一电池组的第三端连接至所述第一保护单元的第一端; 所述第一保护单元的第三端作为作为所述新型多输出锂电池电源装置的B输出端,且经所 述连接器5引出;所述第二电池组的第一端与所述第一保护单元的第三端相连;所述第二 电池组的第二端与所述第二保护单元的第一端相连;所述第二保护单元的第三端作为所述 新型多输出锂电池电源装置的C输出端,并经所述连接器5引出;所述第二电池组的第三端 经第二控制单元连接至所述第二保护单元的第二端;所述第二电池组的第四端与所述第三 电池组的第一端相连;所述第三电池组的第二端与所述第三控制单元的第一端相连;所述 第三电池组的第三端与所述第三保护单元的第一端相连;所述第二电池组的第五端与所述 第三控制单元的第二端相连;所述第三控制单元的第三端与所述第三保护单元的第二端相 连;所述第三保护单元的第三端作为所述新型多输出锂电池电源装置的D输出端,并经所 述连接器5引出。
[0025] 进一步的,在本实施例中,如图6和图7所示,所述第一保护单元以及所述第三保 护单元均包括AP9974GH,也即ICl与IC2 ;所述第二保护单元包括A08820、FDW2511NZ或 D2017A ;所述第一控制单元以及所述第三控制单元均包括S-8204BBD ;所述第二控制单元 包括 S-8242AAY。
[0026] 进一步的,在一实施例中,如图5以及图8所示,所述第一电池组包括7只3. 7V的 锂电池;所述第二电池组包括2只3. 7V的锂电池;第三电池组包括5只3. 7V的锂电池;所 述A输出端的输出电压为+25. 9V,所述B输出端为公共端,且输出电压为0V,所述C输出端 的输出电压为-7. 4V,所述D输出电压为-25. 9V。
[0027] 进一步的,还提供一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,所述第一控制单 元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应检测并判断所述第一电池组、所述 第二电池组以及所述第三电池组是否处于正常充电状态或正常放电状态,若检测到所述第 一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组处于非正常充电状态或非正常放电状态 时,则经一预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控 制单元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开 所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的充电回路或放电回路。
[0028] 进一步的,在本实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控 制单元分别对应检测所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组充电过程的电 压值,并与一预设过充保护电压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组以及所 述第三电池组充电过程的电压值大于或等于该预设过充保护电压阈值,则经一过充保护预 设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别 对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述第一电 池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的充电回路,进行过充保护。在本实施例中,过 充电检测电压为4. 30 :¾: 0. 025V,过充电检测延迟时间为0. 615s-l. 02s,过充电解除电压为 4. 20 +: 0. 05V〇
[0029] 进一步的,在本实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控 制单元分别对应检测所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程的电 压值,并对应与一预设过放保护电压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组以 及所述第三电池组放电过程的电压值小于或等于所述预设过放保护电压阈值,则经一过放 保护预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单 元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述 第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的放电回路,进行过放保护。在本实施例 中,过放电检测电压为2. 30截0. 08V,过放电检测延迟时间为0. 615ms-102ms,过放电解除 电压为3. 000龙0· IV。
[0030] 进一步的,在本实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控 制单元分别对应检测所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程的过 电流电压,并对应与一预设过流检测电压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池 组以及所述第三电池组放电过程的电流值大于或等于所述预设过流检测电压阈值,则经一 过流保护预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控 制单元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开 所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的放电回路,进行过流保护。在本实 施例中,过电流检测电压为0.1 ±::〇. 015V,过电流保护电流为15. 0-25. 0A,过电流检测延迟 时间为12. 3ms-20. 4ms,过电流解除条件为断开负载。
[0031] 进一步的,在本实施例中,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控 制单元分别对应检测并判断所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组是否处 于输出短路状态;若所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组处于输出短路 状态,则经一短路保护预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及 所述第三控制单元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单 元对应断开所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的放电回路,进行短路 保护。所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别通过对应检测所 述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的负载短路检测电压,判断所述第一 电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组是否处于短路状态。在本实施例中,短路保 护的保护条件为外部电路短路,检测延迟时间为l〇〇us-60〇 US,保护解除条件为断开短路电 路。
[0032] 以上是本发明的较佳实施例,凡依本发明技术方案所作的改变,所产生的功能作 用未超出本发明技术方案的范围时,均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1. 一种新型多输出锂电池电源装置,其特征在于,包括:第一锂电池组单元和第二锂 电池组单元;所述第一锂电池组单元包括第一电池组、第一控制单元以及第一保护单元; 所述第二锂电池组单元包括第二电池组、第三电池组、第二控制单元、第二保护单元、第三 控制单元以及第三保护单元;所述第一控制单元、所述第一保护单元、所述第二控制单元、 所述第二保护单元、所述第三控制单元以及所述第三保护单元均设置于一保护板支架一 侦h所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组均设置于所述保护板支架另一 侦h所述第一电池组的第一端作为所述新型多输出锂电池电源装置的A输出端,并经一连 接器引出;所述第一电池组的第二端经所述第一控制单元连接至所述第一保护单元的第二 端;所述第一电池组的第三端连接至所述第一保护单元的第一端;所述第一保护单元的第 三端作为作为所述新型多输出锂电池电源装置的B输出端,且经所述连接器引出;所述第 二电池组的第一端与所述第一保护单元的第三端相连;所述第二电池组的第二端与所述第 二保护单元的第一端相连;所述第二保护单元的第三端作为所述新型多输出锂电池电源装 置的C输出端,并经所述连接器引出;所述第二电池组的第三端经第二控制单元连接至所 述第二保护单元的第二端;所述第二电池组的第四端与所述第三电池组的第一端相连;所 述第三电池组的第二端与所述第三控制单元的第一端相连;所述第三电池组的第三端与所 述第三保护单元的第一端相连;所述第二电池组的第五端与所述第三控制单元的第二端相 连;所述第三控制单元的第三端与所述第三保护单元的第二端相连;所述第三保护单元的 第三端作为所述新型多输出锂电池电源装置的D输出端,并经所述连接器引出。
2. 根据权利要求1所述的一种新型多输出锂电池电源装置,其特征在于,所述第 一保护单元以及所述第三保护单元均包括AP9974GH ;所述第二保护单元包括A08820、 FDW2511NZ或D2017A ;所述第一控制单元以及所述第三控制单元均包括S-8204BBD ;所述第 二控制单元包括S-8242AAY。
3. 根据权利要求1所述的一种新型多输出锂电池电源装置,其特征在于,所述第一电 池组包括7只3. 7V的锂电池;所述第二电池组包括2只3. 7V的锂电池;第三电池组包括5 只3. 7V的锂电池;所述A输出端的输出电压为+25. 9V,所述B输出端为公共端,输出电压 为0V,所述C输出端的输出电压为-7. 4V,所述D输出电压为-25. 9V。
4. 一种基于权利要求1至3所述的一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,其特 征在于,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应检测并判 断所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组是否处于正常充电状态或正常放 电状态,若检测到所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组处于非正常充电 状态或非正常放电状态时,则经一预设时间阈值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控 制单元以及所述第三控制单元分别对应结合所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所 述第三护单元对应断开所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的充电回路 或放电回路。
5. 根据权利要求4所述的一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,其特征在于, 所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应检测所述第一电池 组、所述第二电池组以及所述第三电池组充电过程的电压值,并与一预设过充保护电压阈 值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组充电过程的电压值 大于或等于该预设过充保护电压阈值,则经一过充保护预设时间阈值延时之后,所述第一 控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应结合所述第一保护单元、所 述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述第一电池组、所述第二电池组以及所述 第三电池组的充电回路,进行过充保护。
6. 根据权利要求4所述的一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,其特征在于, 所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应检测所述第一电池 组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程的电压值,并对应与一预设过放保护电 压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程的电 压值小于或等于所述预设过放保护电压阈值,则经一过放保护预设时间阈值延时之后,所 述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应结合所述第一保护单 元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述第一电池组、所述第二电池组以 及所述第三电池组的放电回路,进行过放保护。
7. 根据权利要求4所述的一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,其特征在于, 所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应检测所述第一电池 组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程的过电流电压,并对应与一预设过流检 测电压阈值进行比较,若所述第一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组放电过程 的电流值大于或等于所述预设过流检测电压阈值,则经一过流保护预设时间阈值延时之 后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应结合所述第一 保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述第一电池组、所述第二电 池组以及所述第三电池组的放电回路,进行过流保护。
8. 根据权利要求4所述的一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,其特征在于, 所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应检测并判断所述第 一电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组是否处于输出短路状态;若所述第一电池 组、所述第二电池组以及所述第三电池组处于输出短路状态,则经一短路保护预设时间阈 值延时之后,所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别对应结合 所述第一保护单元、所述第二保护单元以及所述第三护单元对应断开所述第一电池组、所 述第二电池组以及所述第三电池组的放电回路,进行短路保护。
9. 根据权利要求8所述的一种新型多输出锂电池电源装置的控制方法,其特征在于, 所述第一控制单元、所述第二控制单元以及所述第三控制单元分别通过对应检测所述第一 电池组、所述第二电池组以及所述第三电池组的负载短路检测电压,判断所述第一电池组、 所述第二电池组以及所述第三电池组是否处于短路状态。
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