CN106130132A - 蓄电池充电保护电路及使用该电路的蓄电池系统和机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄电池充电保护电路及使用该电路的蓄电池系统和机动车，本发明的充电保护电路包括一个监控均衡支路，所述监控均衡支路用于与每一个蓄电池单元并联，所述监控均衡支路中设有至少一个旁路元件，且不设置开关元件，所述旁路元件为在两端电压达到设定的电压阈值时电阻或等效电阻降低的元件，所述旁路元件为稳压二极管或者压敏电阻，所述充电保护电路还包括一个正温度系数的热敏电阻，所述热敏电阻用于与蓄电池单元串联，形成的串联支路与所述监控均衡支路并联。通过此充电保护电路简化了电路，节约了成本，使所述蓄电池充电保护方法更容易实现，有效的避免了蓄电池的过充、过流、过温。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池领域，特别涉及一种蓄电池充电保护电路及使用该电路的蓄电池系统和机动车。
背景技术
随着锂离子蓄电池技术的不断发展,其应用领域不断拓展,包括个人消费电子类产品、新能源汽车、通信系统后备电源等。锂离子蓄电池相对于传统的铅酸蓄电池具有无记忆效应、能量密度高、循环寿命长、功率密度大、环保无污染等诸多优点。相反地，锂离子蓄电池主要缺点之一是对耐过充能力较差。
现有的蓄电池系统，往往有数十个单元蓄电池通过串联构成。特别为新能源车辆，可能由上百个单元蓄电池串联构成。在这种应用情况下，必须强制避免过充现象的发生，因为单个单元蓄电池的热失控可能触发整个蓄电池系统的级联反应，产生严重的安全事故。
公告号为CN102903981A的对比文件公开了车辆蓄电池及其充电方法，对比文件中将多个单体平衡电流路径分别与对应的蓄电池单元相连，并可在其电压超过某个最大值时使得相应单体旁通或旁路，在过充电的蓄电池单元被旁通或旁路的同时对未完全充电的蓄电池单体充电。
对比文件中的单体平衡电流路径包括串联连接的电子开关和稳压二极管组件，其中电子开关由蓄电池控制模块控制，所述的电子开关用来启用或禁用单体平衡电流路径，当蓄电池单体正在经历产生超过某个阈值时电子开关被打开，单体平衡电流路径被禁用，当蓄电池单体上的电压超过某个阈值时，由蓄电池控制模块向电子开关发送开关控制信号，从而立即闭合和接通单体平衡电流路径。由于在控制过程中使用了受控制系统操作的电子开关，因此，控制过程的实现必须依赖相应的采集、处理和驱动等功能，相应的控制系统较为复杂；每个单体平衡电流路径还需要串联上一个电子开关，在电池单体数量较多的情况下，连接点较多，容易产生接线故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电保护电路，用于解决现有技术实现充电均衡保护时接线和控制系统复杂的问题；使蓄电池的充电过程以及均衡过程能够较简单的实现，而且能够防止蓄电池的过充。
为实现上述问题，本发明的技术方案是：
一种充电保护电路，该电路包括一个监控均衡支路，所述监控均衡支路用于与每一个蓄电池单元并联，所述监控均衡支路中设有至少一个旁路元件，且不设置开关元件，所述旁路元件为在两端电压达到设定的电压阈值时电阻或等效电阻降低的元件。
进一步，所述旁路元件为稳压二极管或者压敏电阻。
进一步，所述的充电保护电路还包括所述正温度系数的热敏电阻，所述热敏电阻用于与蓄电池单元串联，形成的串联支路与所述监控均衡支路并联。
本发明还提供了一种使用该电路的蓄电池系统。
本发明又提供了一种使用该蓄电池系统的机动车。
本发明的有益效果：
本发明的充电保护电路，其监控均衡支路中不具有开关或电子开关，不用通过控制器来控制其关断，只要蓄电池单元的电压超过设定的电压阈值，所述的监控均衡支路就会起到分流的作用，简化了电路，节约了成本。
旁路元件为稳压二极管或者压敏电阻，例如采用稳压二极管时，当蓄电池单元上的电压超过所述设定的电压阈值时，所述稳压二极管击穿，等效电阻值减小，使得充电电流大部分流过所述监控均衡支路，以形成旁路电路，起到分流的作用，使得蓄电池单元上不会出现过压，从而稳定蓄电池单元两端的电压。
当流经单元蓄电池的电流或其温度超过设定的阈值时，所述热敏电阻的阻值将会增大，以阻止过大的电流继续流过单元蓄电池或者温度继续升高，对每个蓄电池单元进行过流及充电温度过高时的保护，而且所述热敏电阻具有自恢复功能，在过流或过温故障排除后，其电阻值可恢复正常，使蓄电池单元恢复正常的充放电功能。
附图说明
图1是本发明的蓄电池系统单元蓄电池充电曲线图；
图2是本发明的蓄电池系统充电阶段示意图；
图3是本发明的蓄电池系统单个单元蓄电池均衡阶段示意图；
图4是本发明的蓄电池系统单个单元蓄电池均衡监控均衡元件V/A图；
图5是本发明的蓄电池系统多个单元蓄电池均衡阶段示意图；
图6是本发明的蓄电池系统全部单元蓄电池均衡阶段示意图(充电结束)。
具体实施方式
本发明的一种蓄电池系统的实施例：
一种蓄电池系统，包括若干个串联的蓄电池单元，还包括充电保护电路，该电路包括一个监控均衡支路，所述监控均衡支路用于与每一个蓄电池单元并联，所述监控均衡支路中设有至少一个旁路元件，且不设置开关元件，所述旁路元件为在两端电压达到设定的电压阈值时电阻或等效电阻降低的元件。
所述的充电保护电路还包括一个正温度系数的热敏电阻，热敏电阻用于与蓄电池单元串联，形成的串联支路与所述监控均衡支路并联。
具体的，旁路元件采用稳压二极管或压敏电阻，或稳压二极管和压敏电阻的组合，下面以稳压二极管为例进行介绍。如图所示：
下面结合一次充电过程对本实施例的蓄电池系统的工作原理进行介绍。
向多个蓄电池单元充电，在充电过程中，由于各蓄电池单元之间的性能差异，因此，各蓄电池单元将在不同的时刻达到设定的电压阈值。当一个蓄电池单元如B1，B2，B3上的电压没有超过设定的电压阈值时，稳压二极管D1，D2，D3阻止充电电流流过监控均衡电路，此时对蓄电池单元充电，即如图2所示的充电过程。当一个蓄电池单元如图3所示的蓄电池单元B2上的电压超过设定的电压阈值时，即如图1，所示的4.2V，此时达到了稳压二极管D2的击穿电压，稳压二极管的电阻值迅速下降，抑制流过该蓄电池单元的充电电流，形成旁路电路，使大部分电流流过旁路电路。
上述电压阈值的设计，可以选择是一个蓄电池单元达到100％充电状态的电压，因此，稳压二极管旁路将使得充电电流的大部分绕过具有将近100％充电状态的蓄电池单元，从而具有将近100％充电状态的蓄电池单元将停止充电，实现了每个蓄电池单元的充电均衡。
随着充电的进行，充电电流继续为蓄电池系统中其他具有较低充电状态的蓄电池单元进行充电，越来越多的蓄电池单元被它们对应的监控均衡支路旁路，直到所有的蓄电池单元都达到100％的充电状态。因此在各个蓄电池单元中不会出现过压。
此外，当通过单元蓄电池的电流超过设定的电流阈值或者单元蓄电池的温度超过设定的温度阈值时，所述的热敏电阻R1或R2或R3的阻值随着电流值或电路发生短路故障时造成的温度值的上升而增加，即如图2所示。蓄电池系统开路暂停能量传输，以阻止过大的电流继续流过单元蓄电池和蓄电池单元温度继续升高。当所述的过流或短路故障解除后，所述的热敏电阻的阻值恢复正常，所述蓄电池进行正常的充放电功能。
充电过程中的热量均匀分布在各个单元蓄电池所并联的监控均衡支路上，可有效避免蓄电池系统中温度分布不均匀的情况，而且蓄电池系统的充电过程与充电均衡过程同时进行，缩短了充电时间。
本发明的一种充电保护电路的实施例：
由于本实施例中的充电保护电路与上述实施例中的充电保护电路完全相同，所以这里不再详细叙述。
一种使用该蓄电池系统的机动车的实施例：
机动车包括车体部分和蓄电池系统，蓄电池系统与上述实施例中的蓄电池系统完全相同，所以这里不再详细叙述。
Claims (9)
1.一种蓄电池充电保护电路，其特征在于：该电路包括一个监控均衡支路，所述监控均衡支路用于与每一个蓄电池单元并联，所述监控均衡支路中设有至少一个旁路元件，且不设置开关元件，所述旁路元件为在两端电压达到设定的电压阈值时电阻或等效电阻降低的元件。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池充电保护电路，其特征在于：所述旁路元件为稳压二极管或者压敏电阻。
3.根据权利要求1所述的一种蓄电池充电保护电路，其特征在于：所述的充电保护电路还包括一个正温度系数的热敏电阻，所述热敏电阻用于与蓄电池单元串联，形成的串联支路与所述监控均衡支路并联。
4.一种蓄电池系统，包括若干个串联的蓄电池单元，其特征在于：还包括充电保护电路，该电路包括一个监控均衡支路，所述监控均衡支路用于与每一个蓄电池单元并联，所述监控均衡支路中设有至少一个旁路元件，且不设置开关元件，所述旁路元件为在两端电压达到设定的电压阈值时电阻或等效电阻降低的元件。
5.根据权利要求4所述的一种蓄电池系统，其特征在于：所述旁路元件为稳压二极管或者压敏电阻。
6.根据权利要求4所述的一种蓄电池系统，其特征在于：所述的充电保护电路还包括一个正温度系数的热敏电阻，所述热敏电阻与一个蓄电池单元串联，形成的串联支路与所述监控均衡支路并联。
7.一种机动车，包括车体，以及若干个串联的蓄电池单元构成的蓄电池系统，其特征在于：所述蓄电池单元包括充电保护电路，该电路包括一个监控均衡支路，所述监控均衡支路用于与每一个蓄电池单元并联，所述监控均衡支路中设有至少一个旁路元件，且不设置开关元件，所述旁路元件为在两端电压达到设定的电压阈值时电阻或等效电阻降低的元件。
8.根据权利要求7所述的一种机动车，其特征在于：述旁路元件为稳压二极管或者压敏电阻。
9.根据权利要求7所述的一种机动车，其特征在于：所述的充电保护电路还包括一个正温度系数的热敏电阻，所述热敏电阻用于与蓄电池单元串联，形成的串联支路与所述监控均衡支路并联。
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|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108023391A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-05-11 | 胡淑兰 | 一种动力电池充电系统 |
| CN108736537A (zh) * | 2017-04-20 | 2018-11-02 | 大众汽车有限公司 | 电池 |
| CN109687544A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-26 | 上海德朗能动力电池有限公司 | 多串组合可充电电池的能量均衡及充电保护电路 |
| CN112009309A (zh) * | 2019-05-13 | 2020-12-01 | 北京车和家信息技术有限公司 | 一种均衡电路及其设计方法和电池管理系统 |
| CN112918326A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-06-08 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电池管理系统、方法、车辆及介质 |
| CN113437442A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-24 | 湖北睿赛新能源科技有限公司 | 通用锂电池组串并联架构 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4719401A (en) * | 1985-12-04 | 1988-01-12 | Powerplex Technologies, Inc. | Zener diode looping element for protecting a battery cell |
| US20060046104A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-02 | Zimmerman Albert H | Balanced lithium ion battery |
| CN2788433Y (zh) * | 2005-01-31 | 2006-06-14 | 中国地质大学（武汉） | 一次锂电池的电子线路保护装置 |
| CN103155339A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-06-12 | 罗伯特·博世有限公司 | 蓄电池系统和用于为多个串联连接的蓄电池单元充电的方法 |
| EP2704287A1 (de) * | 2012-08-27 | 2014-03-05 | Magna E-Car Systems GmbH & Co OG | Zuschaltbare Ladungsausgleichsschaltung |
| CN205960720U (zh) * | 2016-08-18 | 2017-02-15 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种充电保护电路及使用该电路的蓄电池系统和机动车 |
-
2016
- 2016-08-18 CN CN201610684864.9A patent/CN106130132A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4719401A (en) * | 1985-12-04 | 1988-01-12 | Powerplex Technologies, Inc. | Zener diode looping element for protecting a battery cell |
| US20060046104A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-02 | Zimmerman Albert H | Balanced lithium ion battery |
| CN2788433Y (zh) * | 2005-01-31 | 2006-06-14 | 中国地质大学（武汉） | 一次锂电池的电子线路保护装置 |
| CN103155339A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-06-12 | 罗伯特·博世有限公司 | 蓄电池系统和用于为多个串联连接的蓄电池单元充电的方法 |
| EP2704287A1 (de) * | 2012-08-27 | 2014-03-05 | Magna E-Car Systems GmbH & Co OG | Zuschaltbare Ladungsausgleichsschaltung |
| CN205960720U (zh) * | 2016-08-18 | 2017-02-15 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种充电保护电路及使用该电路的蓄电池系统和机动车 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108736537A (zh) * | 2017-04-20 | 2018-11-02 | 大众汽车有限公司 | 电池 |
| CN108736537B (zh) * | 2017-04-20 | 2021-11-09 | 大众汽车有限公司 | 电池 |
| CN108023391A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-05-11 | 胡淑兰 | 一种动力电池充电系统 |
| CN109687544A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-26 | 上海德朗能动力电池有限公司 | 多串组合可充电电池的能量均衡及充电保护电路 |
| CN112009309A (zh) * | 2019-05-13 | 2020-12-01 | 北京车和家信息技术有限公司 | 一种均衡电路及其设计方法和电池管理系统 |
| CN112009309B (zh) * | 2019-05-13 | 2022-05-03 | 北京车和家信息技术有限公司 | 一种均衡电路及其设计方法和电池管理系统 |
| CN112918326A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-06-08 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电池管理系统、方法、车辆及介质 |
| CN113437442A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-24 | 湖北睿赛新能源科技有限公司 | 通用锂电池组串并联架构 |
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