CN200947542Y

CN200947542Y - 多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置

Info

Publication number: CN200947542Y
Application number: CN 200620027316
Authority: CN
Inventors: 王文斌; 施云海; 由志德
Original assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Current assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2016-09-15

Abstract

本实用新型涉及一种多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置，对应由一片或一片以上的保护芯片，保护芯片电压输入端经隔离电阻与电池连接，充放控制耦合电路及MOSFET连接的被测保护电路板设置；其特征在于所述装置壳体内设置的电路模块包括可变电阻或直流输出输入稳压电源、电压表、电流表、两个双刀多位转换开关、负载电阻、单刀双掷转换开关、充电电源及连接对应被测保护电路板设有的测试点组成。本实用新型在电池电压不变的情况下，改变加在保护芯片输入端的电压，就可使保护板发生过充保护或过放保护动作；因此，能安全可靠地检测出多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压。其电路设计简单，性能安全可靠，检测方便，应用广泛。

Description

多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子测量和控制装置，特别涉及一种多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置。

背景技术

目前，多串大功率锂离子电池组通常由多只大容量锂离子电池串并联、电子保护电路模块以及封装壳体组成。其中，保护模块的作用是为了防止使用过程中可能发生过度充电和过度放电，以及防止过电流放电或短路等异常情况造成电池的伤害；因此，保护模块的性能正常稳定是非常重要的。保护电路模块作为零部件在组装前已经通过进货检验，组装以后保护板与电池连接后也必须作过充保护和过放保护性能的检测。

锂离子电池组的过充电，过放电保护功能是由保护板上的电子元件完成的。充电时，当电池组某一只电池电压大于或等于过充保护电压时，保护板上保护IC输出信号关断充电MOSFET开关，停止充电。放电到某一只电池电压等于或低于过放电保护电压时，相应的输出使放电MOSFET开关关断，停止放电。问题是，当保护板与电池连接后，若要检测保护板过充保护和过放保护功能及电压数值，必须使保护板上检测电池电压的IC输入端达到上述条件。要使电池电压达到过放保护电压需要较长时间的放电，另一方面，使电池电压达到过充保护电压也需要较长时间的充电，这种检测方式极不适于规模化生产。即便是平时检验，也不宜实际放电到过放保护，充电到过充保护；因为，过充电和过放电对电池性能都会产生不良影响。

实际生产中通常对小容量电池组不检测过放电保护，过充电的检测采用短时间大电流充电，短时间内将电池电压提高到过充电保护电压；但这种检测方式对于大容量电池组是不适宜的。使用超出电池容量允许的大电流对电池组充电存在以下缺点：过大充电电流会影响电池性能，对电池和测量设备提出更高要求，要承受强大电流的冲击，势必增加设备的制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述检测过充电需要使用大电流所固有的缺点，为了能检测电池组过放电保护功能及保护电压值，为了能检测充电分流均衡电路的功能及分流电流数值，提供一种电路设计简单，性能安全可靠，检测方便的多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：

一种多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置，对应由一片或一片以上的保护芯片，保护芯片电压输入端经隔离电阻与电池连接，充放控制耦合电路及MOSFET连接的被测保护电路板设置；其特征在于所述装置壳体内设置的电路模块包括可变电阻或直流输出输入稳压电源、电压表、电流表、两个双刀多位转换开关、负载电阻、单刀双掷转换开关、充电电源及连接对应被测保护电路板设有的测试点组成。可变电阻或直流输出输入稳压电源两端分别连接一个双刀多位转换开关的上下两个滑动臂端，该转换开关的静接点与另一个转换开关的静接点连接，并通过导线与被测电路板上测试点连接；通过这种连接，把可变电阻连接到保护IC的电压输入端；改变电阻值，使IC的电压输入端大于过充保护电压，或小于过放保护电压，进而使保护IC控制保护板上MOSFET断开，既发生过充保护或过放保护；连接在电池组输出端的充电电源或电流表串联的负载电阻，用以监测是否发生上述的过充或过放保护；所述的充电电源的负极端与电池组负极连接，正极与单刀双掷开关的一个静接点连接，单刀双掷开关的滑动臂与电池组正极连接；单刀双掷开关的另一个静接点与负载电阻一端连接，另一端与电流表正极连接，电流表负极与电池组负极连接。

所述测试点设置在被测保护电路板内保护芯片的电压输入端，输入端通过电阻与电池连接。

所述两个相邻测试点之间接入可变电阻或者接入直流输出输入稳压电源；平稳地改变可变电阻阻值或直流输出输入稳压电源电压，可以使保护芯片发生过放保护或过充保护。

所述负载电阻和电流表以及充电电源，经过单刀双掷转换开关与被测电池组连接，用于监测电池组是否发生过充保护或过放保护。

本实用新型的有益效果是：提供了一种新型检测过充保护电压值及过放保护电压值的检测装置，在电池电压不变情况下，改变加在保护芯片输入端的电压，就可使保护板发生过充保护或过放保护动作，因此，能安全可靠地检测出过充保护电压和过放保护电压。其电路设计简单，性能安全可靠，检测方便，应用广泛。

附图说明

图1是本实用新型电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征详述如下：

实施例1

如图1所示，本实用新型是以典型的四串保护电路来表示，其它多串保护电路的测量同理，可在此电路基础上扩充。该检测装置电路如图1中虚线框I所示，适用于由一片或一片以上的保护芯片、MOSFET开关、电池组B1-B4分别对应经隔离电阻R1-R5与保护芯片连接的保护电路模块；该装置要求在被测的保护电路板上设置必要的测试点，并由这些测试点向检测装置壳体内引入测试线；所述装置壳体内设置的电路模块包括可变电阻Rm或直流输出输入稳压电源、电压表M1、电流表M2、两个双刀多位转换开关、负载电阻R6、单刀双掷转换开关、充电电源P1及连接对应被测保护电路板设有的测试点TP1-TP5组成。测试点TP1是最高端测试点，设置在第一节锂离子电池经保护板电阻R1与保护芯片U1的V4脚的连接处，由连接导线与检测装置内转换开关S1第1脚，转换开关S2第1脚相连。测试点TP2设置在被测保护板电阻R2与保护芯片U1的V3脚的连接处，由连接导线与检测装置内转换开关S1第2脚、第11脚及S2第2脚、第11脚相连。测试点TP3设置在保护板电阻R3与保护芯片U1的V2脚连接处，由连接导线与检测装置内转换开关S1第3脚、第12脚及S2第3脚、第12脚相连。测试点TP4设置在被测保护板电阻R4与保护芯片U1的V1脚的连接处，由连接导线与检测装置内转换开关S1第4脚、第13脚及S2第4脚、第13脚相连。测试点TP5设置在被测保护板保护芯片U1的GND脚与电池B4的连接处，由连接导线与检测装置内转换开关S1第14脚及S2第14脚相连。图1是对应四串保护板的。对于更多电池串连的保护板，测试点的设置同理。电压表M1的正极接线端与S2的0脚连接，M1的负极接线端与S2的10脚连接。可变电阻Rm的一端与S1的第0脚连接，另一端与S2的第10脚连接。

多串电池组的正极端由导线与检测装置内单刀双掷开关S3的滑动臂1连接。S3的静止端3与负载电阻R6的一端连接，负载R6的另一端与电流表M2正极连接，M2负极通过MOSFET开关与电池组负极连接；S3的另一个静止端2与恒流充电电源P1正极连接，P1的负极端通过MOSFET开关与电池组的负极连接。

所述可变电阻Rm，在检测时接到保护IC的电压测量端，使电池电压不变情况下，由于Rm和与其相连的保护板上电阻的分压作用而改变了IC的电压测量端电压，当此电压低于保护IC过放保护电压设定值时，IC产生过放保护，由所述电流表M2测量值判断是否发生过放保护。若发生过放保护，检测结果表示被测保护板过放保护功能正常；若未发生过放保护，说明被测保护板无过放保护功能。

所述电压表M1测量IC的电压测量端电压，与可变电阻Rm及负载电阻R6配合，可以测量过放保护电压数值；与可变电阻Rm及充电电源P1配合，可测量过充保护电压数值。

使用可变电阻的测量步骤：

如图1所示，把本实用新型所述之过充过放保护电压值检测装置与被测保护电路连接。将转换开关S1转到位置1，转换开关S2也转到位置1。这时，可变电阻Rm和电压表M1都与被测保护板上测试点TP1和测试点TP2相连。转换开关S3转到位置3。适当选择负载电阻R6使电流表M2读出电流约1A。测量过放保护电压时，使可变电阻Rm从较大值，逐渐减小，并同时监测电流表M2和电压表M1的读数。当负载电流突然变为零时，说明发生过放保护，这时，电压表M1的读数即为对应第一节电池的过放保护电压。将开关S1和S2转到位置2，重复上述操作，即可测出对应第二节电池的过放保护电压。以此类推，测出其它各节电池的过放保护电压。

测量过充保护电压值的步骤，如图1所示，把本实用新型所述之过充过放保护电压值检测装置与被测保护电路连接。将转换开关S3转到位置2，使被测保护板处于充电状态。将转换开关S1转到位置2，将转换开关S2转到位置1，电压表M1测量保护IC第一个电压输入端电压V_4-3，V_4-3＝V_B1+V_B2*R₂/(R₂+R₃+Rm)，由此公式看出，Rm减小时，V_4-3增大。因此，测量过充保护电压时，使可变电阻从较大值，逐渐减小，并同时监测充电电流和电压表M1的读数。当充电电流突然变为零时，说明发生过充保护，这时，电压表M1的读数即为对应第一节电池的过充保护电压。将转换开关S1转到位置1，将转换开关S2转到位置2，重复上述操作，可测出对应第二节电池的过充保护电压。以此类推，测出其它各节电池的过充保护电压。

在测量第一节电池过充保护电压时，有可能对应第一节或对应第三节电池发生过充保护，存在不确定性。为克服此不确定因素影响，在测量对应第一节电池过充保护电压时，在对应于第三节电池的IC输入端接入一个电阻，使第二节电池通过可变电阻Rm产生的电流与第三节电池通过上述新接入的电阻所产生的电流在R3上相互抵消，从而在接入可变电阻后，排除与其相邻的另一个通道出现过充保护的可能性。

实施例2

使用直流输出输入稳压电源代替实施例1所采用的可变电阻，其它与实施例1相同。所述直流输出输入稳压电源的特性要求是：电压可调可设定，即可作电源，又可做负载。

使用直流输出输入稳压电源的测量步骤：

按图1所示，把本实用新型所述之过充过放保护电压值检测装置与被测保护电路连接。

测量过充保护电压时，将转换开关S3转到位置2，将转换开关S1和S2各自转到位置1。直流输出输入稳压电源的输出电压由4V开始平稳升高，同时监测充电电流和电压表M1的读数，当充电电流突然变为零时，停止直流输出输入稳压电源的调整，保持电压不变。此电压即为对应第一节电池的过充保护电压。将转换开关S1和S2各自转到位置2，重复上述操作，测量出对应第二节电池的过充保护电压。依次类推，测量出对应其它各节电池的过充保护电压。

测量过放保护电压时，将转换开关S3转到位置3。适当选择负载电阻R6使电流表M2读出电流约1A。将转换开关S1和S2各自转到位置1。直流输出输入稳压电源的输出电压由3V开始平稳下降，同时监测电流表M2和电压表M1的读数，当M2的读数突然变为零时，停止直流输出输入稳压电源的调整，保持电压不变。此电压即为对应第一节电池的过放保护电压。将转换开关S1和S2各自转到位置2，重复上述操作，测量出对应第二节电池的过放保护电压。依次类推，测量出对应其它各节电池的过放保护电压。

使用该装置测量时，不必对电池进行放电，使电池电压降低到过放保护电压；也不必对电池进行充电试验，使电池电压升高到过充保护电压。一方面节省充电放电所需的时间，同时也无需准备充电和放电所需的设备。另一优越性在于不存在过充电和过放电对电池造成的伤害。本实用新型利用保护芯片电压测量端和电池之间连接的电阻，如图1所示，在电池电压不变情况下，改变保护芯片电压测量端的电压，即可安全准确地测量出电池组中保护电路模块过放保护电压和过充保护电压值。

图1所示为四串电池组的过充过放保护电压值检测装置，按照相同工作原理，对转换开关S1和S2接点数，保护板上测试点数作适当扩充，可以应用于5至14串电池组过充、过放保护电压值的检测。

上述参照实施例对该多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置，对应由一片或一片以上的保护芯片，保护芯片电压输入端经隔离电阻与电池连接，充放控制耦合电路及MOSFET连接的被测保护电路板设置；其特征在于所述装置壳体内设置的电路模块包括可变电阻或直流输出输入稳压电源、电压表、电流表、两个双刀多位转换开关、负载电阻、单刀双掷转换开关、充电电源及连接对应被测保护电路板设有的测试点组成。

2、根据权利要求1所述的多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置，其特征在于所述测试点设置在被测保护电路板内保护芯片的电压输入端，输入端通过电阻与电池连接。

3、根据权利要求1所述的多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置，其特征在于所述两个相邻测试点之间接入可变电阻，或者接入直流输出输入稳压电源。

4、根据权利要求1所述的多串大功率锂离子电池组过充、过放保护电压检测装置，其特征在于所述负载电阻和电流表以及充电电源，经过单刀双掷转换开关与被测电池组连接。