CN115378067A - 一种电池保护与控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池保护与控制电路，所述电路包括由多个电池单体串联组成的电池组，电池充放电管理电路和电压平衡电路，电压平衡电路包括多个平衡开关，每一个平衡开关分别与每一个电池单体并联，电压平衡电路用于检测每一个电池单体的电压并控制平衡开关的闭合与断开，当任一电池单体的电压与电压平衡电路中的参考电压的偏差超过预设值时，电压平衡电路控制该电池单体对应的平衡开关闭合，该电池单体给低电压的电池单体充电，充电过程中，当电池单体的参数达到预设阈值时，电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电，提高电池系统的循环寿命和可靠性，并通过电池充放电管理电路和电池保护电路形成多级保护，响应速度快。

Description

一种电池保护与控制电路

技术领域

本发明涉及多个电池单体的充电和平衡技术领域，具体涉及一种电池保护与控制电路。

背景技术

在带电池供电的设备中，电池的安全是一个至关重要的问题。其中电池的充放电又关系着电池的使用寿命和设备安全。设备需要对电池的充放电电压、电流进行管理。

现有电池充电主要有串联充电和并联充电两种，串联充电是将多节电池的正负极首尾相连，使得电池电压叠加。在对电池进行充电时通过把电压施加到电池串的首尾两端，这就会造成电池串中有可能会存在单节电池两端电压超出电池允许的充电电压的现象。对电池造成不可逆损坏，严重的甚至会引起电池爆炸起火，损坏设备。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种可实现多级电池保护和平衡的电池保护与控制电路。

本发明实施例提供一种电池保护与控制电路，所述电路包括由多个电池单体串联组成的电池组，电池充放电管理电路和电压平衡电路，所述电压平衡电路包括多个平衡开关，每一个所述平衡开关分别与每一个所述电池单体并联，所述电压平衡电路用于检测每一个电池单体的电压并控制每一个平衡开关的闭合与断开，当任一电池单体的电压与电压平衡电路中的参考电压的偏差超过预设值时，所述电压平衡电路控制该电池单体对应的平衡开关闭合，该电池单体给低电压的电池单体充电，充电过程中，当电池单体的参数达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

可选地，所述电路还包括电池保护电路，电池保护电路产生电池保护信号并发送给电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

可选地，当电池单体两端的电压达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

可选地，当流过电池单体的电流达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

可选地，所述电压平衡电路包括电压检测电路，所述电压检测电路用于检测每一个电池单体的电压。

可选地，所述电池平衡电路包括控制器，所述控制器连接电压检测电路，在所述电池组处于充电状态时控制并联于电压最高的电池单体的平衡开关闭合。

可选地，所述电池平衡电路包括用于自动电路失衡校正的芯片BQ29200，所述芯片BQ29200用于产生参考电压。

可选地，所述电压平衡电路控制平衡开关闭合时，同时输出高电平信号给电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路接收到高电平信号后开始计时，达到预设时间后，电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

可选地，所述电路还包括或门电路，所述或门电路的输入端连接电压平衡电路和电池保护电路，所述或门电路的输出端连接电池充放电管理电路。

可选地，所述电路包括多个电池保护电路，多个电池保护电路分别与每一个所述电池单体并联。

本发明实施例提供的技术方案中，所述电压平衡电路用于检测每一个电池单体的电压并控制每一个平衡开关的闭合与断开，当任一电池单体的电压与电压平衡电路中的参考电压的偏差超过预设值时，所述电压平衡电路控制该电池单体对应的平衡开关闭合，该电池单体给低电压的电池单体充电，充电过程中，当电池单体的参数达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电，本发明相对于现有技术，可以通过平衡电路用来降低每个电池单体之间的电压差异，提高电池系统的循环寿命和可靠性，并通过电池充放电管理电路和电池保护电路形成多级保护，电路结构简单，控制可靠，响应速度快。

附图说明

图1为本发明电池保护与控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。

请参阅图1所示，本发明提供一种电池保护与控制电路，所述电路包括由多个电池单体串联组成的电池组，电池充放电管理电路和电压平衡电路，所述电压平衡电路包括多个平衡开关，每一个所述平衡开关分别与每一个所述电池单体并联，所述电压平衡电路用于检测每一个电池单体的电压并控制每一个平衡开关的闭合与断开，电压平衡电路内预先设置由参考电压，当平衡电路检测的任一电池单体的电压与电压平衡电路中的参考电压的偏差超过预设值时，所述电压平衡电路控制该电池单体对应的平衡开关闭合，该电池单体开始给低电压的电池单体充电，在充电过程中，当电池单体的电压或电流达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。具体的，当电池单体两端的电压达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。或者当流过电池单体的电流达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。当电池单体两端的电压或流过电池单体的电流低于预设值时，电池充放电管理电路停止电池的充电。

本发明的电池单体指的是锂二次电池。这里，锂二次电池统称为二次电池，其中锂离子在充电和放电期间充当工作离子，在正电极和负电极处引起电化学反应。本发明还可以应用于除了锂二次电池之外的二次电池。因此，应将其解释为本发明涵盖可以应用本发明的技术方面的任何二次电池，而不管其类型如何，即使工作离子不是锂离子。

在本发明的其中一实施例中，所述电池保护与控制电路还包括电池保护电路，具体的可包括多个电池保护电路，多个电池保护电路分别与每一个所述电池单体并联，在电池单体充放电过程中，当电池单体的参数达到预设阈值时，电池保护电路将会启动电池保护信号，电池保护信号反馈到电池充放电管理电路，电池充放电管理电路接收到电池保护信号后立即停止对电池单体的充电行为。

在本发明的其中一实施例中，所述电池保护与控制电路还包括或门电路，所述或门电路的输入端连接电压平衡电路和电池保护电路，所述或门电路的输出端连接电池充放电管理电路，当电池单体的参数达到预设阈值时，电池保护电路将会启动电池保护信号，电池保护信号经过或门电路反馈到电池充放电管理电路，电池充放电管理电路接收到电池保护信号后立即停止对电池单体的充电行为。

所述电压平衡电路包括电压检测电路和控制器，所述电压检测电路用于检测每一个电池单体的电压，所述控制器连接电压检测电路，在所述电池组处于充电状态时控制并联于电压最高的电池单体的平衡开关闭合。所述电池平衡电路包括用于自动电路失衡校正的芯片BQ29200，所述芯片BQ29200用于产生参考电压。

所述电压平衡电路控制平衡开关闭合时，同时输出高电平信号给电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路接收到高电平信号后开始计时，达到预设时间后，电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

具体的，当充电时，电压平衡电路首先控制将所有的平衡开关断开，然后电压平衡电路时刻检测每个电池单体的电压，当发现其中一个电池单体的电压高于其他电池单体时，便启动此充电平衡过程。首先，和电压最高的电池单体并联的平衡开关将会闭合，电压最高的电池单体给电压最低的电池单体充电。

充电过程中，当电压检测电路检测的每个电池单体两端的电压超过预设阈值时，或者当流过电池单体的电流达到预设阈值时，或者电压和电流都超要预设阈值时，电池保护电路将会启动电池保护信号，电池保护信号反馈到电池充放电管理电路，电池充放电管理电路接收到电池保护信号后立即停止对电池单体的充电行为。

当电池对负载放电时，电压平衡电路首先控制将所有的平衡开关断开，然后时刻检测每个电池单体的电压，当发现其中一个电池单体的电压低于其他电池单体时，便启动此放电平衡过程。放电过程中，当每一电池单体两端的电压低于预设阈值时或者当流过电池单体的电流超过预设阈值时，电池保护电路将会启动电池保护信号，电池保护信号反馈到电池充放电管理电路，电池充放电管理电路接收到电池保护信号后立即停止对电池单体的充电行为。

在电池充放电过程中，电压平衡电路实时监测每个电池单体两端的电压，当检测到任一电池单体的电压与参考电压的偏差超过30mV时，BQ29200芯片就会启动电压平衡电路中的平衡电路开关，对多节电池单体进行电压平衡处理。此时电池平衡信号输出为高电平，电池充放电信号输出高电平，这时多个电池单体中电压较高的电池单体就会通过电压平衡电路中的平衡开关给电压较低的电池单体充电，当每个电池单体的电压与BQ29200的参考电压相差0V时，说明已经达到平衡电池电压的目的，这时就会关断该电池单体对应的平衡开关。

在电压平衡电路启动平衡开关时，会同时输出一个高电平信号给到电池充放电管理电路，电池充放电管理电路接收到这一高电平信号后开始计时，当BQ29200芯片启动的平衡电池电压的动作也无法使得多节电池单体的电压与参考电压相差为0V且计时超过6小时，电池充放电管理电路就会中断电池单体的充放电行为。从而达到保护电池和设备的目的。

当电池组中任意一节电池单体两端的电压超过预设阈值4.35V时，或者电池单体由于过放电导致电池单体两端的电压低于预设阈值2.9V时，电池保护电路输出电池保护信号为高电平，此时电池充放电管理电路关断电池单体的充放电动作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池保护与控制电路，其特征在于，所述电路包括由多个电池单体串联组成的电池组，电池充放电管理电路和电压平衡电路，所述电压平衡电路包括多个平衡开关，每一个所述平衡开关分别与每一个所述电池单体并联，所述电压平衡电路用于检测每一个电池单体的电压并控制每一个平衡开关的闭合与断开，当任一电池单体的电压与电压平衡电路中的参考电压的偏差超过预设值时，所述电压平衡电路控制该电池单体对应的平衡开关闭合，该电池单体给低电压的电池单体充电，充电过程中，当电池单体的参数达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

2.根据权利要求1所述的电池保护与控制电路，其特征在于，所述电路还包括电池保护电路，电池保护电路产生电池保护信号并发送给电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

3.根据权利要求1所述的电池保护与控制电路，其特征在于，当电池单体两端的电压达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

4.根据权利要求1所述的电池保护与控制电路，其特征在于，当流过电池单体的电流达到预设阈值时，所述电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

5.根据权利要求1所述的电池保护与控制电路，其特征在于，所述电压平衡电路包括电压检测电路，所述电压检测电路用于检测每一个电池单体的电压。

6.根据权利要求5所述的电池保护与控制电路，其特征在于，所述电池平衡电路包括控制器，所述控制器连接电压检测电路，在所述电池组处于充电状态时控制并联于电压最高的电池单体的平衡开关闭合。

7.根据权利要求5所述的电池保护与控制电路，其特征在于，所述电池平衡电路包括用于自动电路失衡校正的芯片BQ29200，所述芯片BQ29200用于产生参考电压。

8.根据权利要求1所述的电池保护与控制电路，其特征在于，所述平衡开关闭合时，同时输出高电平信号给电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路接收到高电平信号后开始计时，达到预设时间后，电池充放电管理电路停止对低电压的电池单体充电。

9.根据权利要求2所述的电池保护与控制电路，其特征在于，所述电路还包括或门电路，所述或门电路的输入端连接电压平衡电路和电池保护电路，所述或门电路的输出端连接电池充放电管理电路。

10.根据权利要求2所述的电池保护与控制电路，其特征在于，所述电路包括多个电池保护电路，多个电池保护电路分别与每一个所述电池单体并联。

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