CN201199534Y - 锂离子电池包及其串联、并联应用电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池包及其串联、并联应用电路，所述锂离子电池包包括两个以上串联电池、电池保护芯片、正极端和负极端，所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连。本实用新型的锂离子电池包的电路简单、便于推广，并且当本实用新型的锂离子电池包进行串联应用或并联应用时，接法灵活简单。

Description

锂离子电池包及其串联、并联应用电路

【技术领域】

本实用新型涉及电池保护技术领域，尤其涉及锂离子电池包。

【背景技术】

通常在锂离子电池的使用过程中，需要反复对其进行充放电，然而如果没有任何的保护措施，很容易导致电池过充或过放电。如果锂离子电池过充电，将会导致电池内压升高、电池变形、漏液等许多不良现象，严重时甚至会造成电池爆炸或者着火；如果锂离子电池过放电，特别是大电流过放电或者反复过放电，极片上的正负极活性物质的可逆性受到破坏，从而导致锂离子电池的可供电时间时间越来越短。因此，设置电池充放电保护装置对于保障电池的充放电安全来说是至关重要的。

目前，一种电池包的结构是，包括多节电池、多个电池保护芯片、放电信号合成装置和/或充电信号合成装置、放电控制单元和/或充电控制单元，所述放电控制单元、充电控制单元以及多节电池之间相互串联，每一节电池与一个电池保护芯片并联，每个电池保护芯片都分别与放电信号合成装置和/或充电信号合成装置电连接，放电信号合成装置或充电信号合成装置分别与放电控制单元或充电控制单元电连接；所述电池包还包括电池管理芯片，该电池管理芯片与电池电连接，并且分别与放电控制单元和充电控制单元电连接。所述电池包可以显示并实时监控电池的电压、温度等参数，还可以改变芯片内设定的过充、过放电电压值，可以对电池包的充放电保护进行有效地控制。

但是，由于锂离子电池组越来越多的应用都需要串并联进行应用，锂离子电池的串并联应用涉及复杂的保护电路，并且随着电池节数的增加，保护电路的设计难度将大大增加。而上述电池包是针对具体的电池组数目进行专门设计的，例如电池组为4串、8串、12串、20串，就需要针对4串、8串、12串、20串的4种不同的保护电路板，因此电路复杂，设计难度大，而且各种保护电路不能相互取代，兼容性小。

【发明内容】

本实用新型的发明目的是提供一种锂离子电池包，可以对多节锂离子电池进行有效的保护，并且可以方便地进行串联、并联的应用。

为达到上述发明目的，本实用新型提出以下的技术方案：

一种锂离子电池包，包括两个以上串联电池、电池保护芯片、正极端和负极端：

所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连。

优选地，还包括：

分压电阻和负温度系数热敏电阻器NTC，与所述电池保护芯片相连，当检测温度值大于设定值时，所述电池保护芯片控制充电控制开关或放电控制开关断开充放电回路。

优选地，还包括：

回路电流采样电阻，与所述电池保护芯片相连，用于检测回路的电流值。

优选地，还包括：

延时电容，与所述电池保护芯片相连，用于设置保护延时时间。

优选地，所述电池保护芯片由芯片M1414或UCC3957来实现。

一种锂离子电池包的串联应用电路，该电路包含两个以上锂离子电池包，所述锂离子电池包包括两个以上串联电池、电池保护芯片、正极端和负极端，所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连；

第一个锂离子电池包的正极端作为整个电路的正极端，最后一个锂离子电池包的负极端作为整个电路的负极端，并且在串联电路中，前一个锂离子电池包的负极端与后一个锂离子电池包的正极端相连。

一种锂离子电池包的并联应用电路，该电路包含两个以上锂离子电池包，所述锂离子电池包包括两个以上串联电池、电池保护芯片、正极端和负极端，所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连；

所述锂离子电池包的正极端相连，作为整个电路的正极端，所述锂离子电池包的负极端相连，作为整个电路的负极端。

优选地，所述锂离子电池包还包括：

分压电阻和负温度系数热敏电阻器NTC，与所述电池保护芯片相连，当检测温度值大于设定值时，所述电池保护芯片控制充电控制开关或放电控制开关断开充放电回路。

优选地，所述锂离子电池包还包括：

回路电流采样电阻，与所述电池保护芯片相连，用于检测回路的电流值。

优选地，所述锂离子电池包还包括：

延时电容，与所述电池保护芯片相连，用于设置保护延时时间。

从以上技术方案可以看出，本实用新型的锂离子电池包具有均衡功能、充放电开关管控制功能、温度保护功能、电流采集功能和电压采集功能，且本实用新型的锂离子电池包的电路简单、便于推广。进一步，当本实用新型的锂离子电池包进行串联应用或并联应用时，接法灵活简单。

此外，本实用新型的锂离子电池包还具有温度保护功能，能在温度过高或过低时对电池组进行有效的保护；本实用新型的锂离子电池包还具有电流检测功能，有利于对回路电流进行监测控制；本实用新型的锂离子电池包还具有保护延时功能，避免对偶然抖动造成误判，提高电池保护芯片的可靠性。

【附图说明】

图1为本实用新型锂离子电池包的电路图；

图2为本实用新型锂离子电池包串联应用的电路框图；

图3为本实用新型锂离子电池包并联应用的电路框图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。

如图1所示，本实用新型提供一种锂离子电池包，包括两个以上串联电池、

所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连。

本实施例中，电池保护芯片通过均衡电压采集引脚V1、V2、V3、V4从电阻R1、R2、R3、R4实时检测各个电池的电压，当均衡电压采集引脚采集的电压值大于电池保护芯片设定的门限值时，均衡控制引脚CB1、CB2、CB3、CB4发出一个电平使得均衡控制开关Q1、Q2、Q3、Q4导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；电压高的电池通过均衡电阻R5、R6、R7、R8放电，通过发热将能量散发出去。

进行均衡是电压高的电池向电压低的电池看齐，在充电过程中把电压高的电池的能量以热的形式分流出去，使其即可能与电压低的电池保持一致。

在本实用新型中，电池保护芯片还通过放电控制开关Q5、充电控制开关Q6，控制电路的充放电。

在优选的实施例中，本实用新型的锂离子电池包还可以包括分压电阻R9和负温度系数热敏电阻器(NTC)，与所述电池保护芯片相连，当检测温度值大于设定值时，所述电池保护芯片控制放电控制开关Q5或充电控制开关Q6断开充放电回路，对电池组进行有效的保护。

在优选的实施例中，本实用新型的锂离子电池包还可以包括回路电流采样电阻Rsense，与所述电池保护芯片相连，用于检测回路的电流值，有利于对回路电流进行监测控制。

在优选的实施例中，本实用新型的锂离子电池包还可以包括延时电容C5、C6、C7，与所述电池保护芯片相连，用于设置保护延时时间。由于保护延时的存在，只有当检测值超出门限值一段时间之后，电池保护芯片才会作出各种反映，避免对偶然抖动造成误判，提高电池保护芯片的可靠性。

本实用新型还提供一种上述锂离子电池包的串联应用电路，如图2所示，在串联应用电路中，第一个锂离子电池包的正极端作为整个电路的正极端，最后一个锂离子电池包的负极端作为整个电路的负极端，并且在串联电路中，前一个锂离子电池包的负极端与后一个锂离子电池包的正极端相连，比如电池包1的负极端与电池包2的正极端相连。

本实用新型还提供一种上述锂离子电池包的并联应用电路，如图3所示，在并联应用电路中，将所有锂离子电池包的正极端相连，作为整个电路的正极端，所有锂离子电池包的负极端相连，作为整个电路的负极端。

在优选的实施例中，本实用新型的锂离子电池包还可以包括分压电阻R9和负温度系数热敏电阻器(NTC)，与所述电池保护芯片相连，当检测温度值大于设定值时，所述电池保护芯片控制放电控制开关Q5或充电控制开关Q6断开充放电回路，对电池组进行有效的保护。

在优选的实施例中，本实用新型的锂离子电池包还可以包括回路电流采样电阻Rsense，与所述电池保护芯片相连，用于检测回路的电流值，有利于对回路电流进行监测控制。

在优选的实施例中，本实用新型的锂离子电池包还可以包括延时电容C5、C6、C7，与所述电池保护芯片相连，用于设置保护延时时间。由于保护延时的存在，只有当检测值超出门限值一段时间之后，电池保护芯片才会作出各种反映，避免对偶然抖动造成误判，提高电池保护芯片的可靠性。

由于本实用新型的锂离子电池包内部设有均衡电路，单个电池包就可以保护电池包内的每一颗电池，不需要再外加其他电路，这样整个串联或并联电池包的均衡控制便可以省去，设计简单，接法灵活。

在本实用新型中，由于锂离子电池包需要进行串并联应用，因此要求电池保护芯片具有很高的耐压性能。在具体实施过程中，所述电池保护芯片可以由芯片M1414或UCC3957来实现。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂离子电池包，包括两个以上串联电池、电池保护芯片、正极端和负极端，其特征在于：

所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池包，其特征在于，还包括：

分压电阻和负温度系数热敏电阻器NTC，与所述电池保护芯片相连，当检测温度值大于设定值时，所述电池保护芯片控制充电控制开关或放电控制开关断开充放电回路。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池包，其特征在于，还包括：

回路电流采样电阻，与所述电池保护芯片相连，用于检测回路的电流值。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池包，其特征在于，还包括：

延时电容，与所述电池保护芯片相连，用于设置保护延时时间。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池包，其特征在于，所述电池保护芯片由芯片M1414或UCC3957来实现。

6.一种锂离子电池包的串联应用电路，其特征在于，该电路包含两个以上锂离子电池包，所述锂离子电池包包括两个以上串联电池、电池保护芯片、正极端和负极端，所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连；

第一个锂离子电池包的正极端作为整个电路的正极端，最后一个锂离子电池包的负极端作为整个电路的负极端，并且在串联电路中，前一个锂离子电池包的负极端与后一个锂离子电池包的正极端相连。

7.一种锂离子电池包的并联应用电路，其特征在于，该电路包含两个以上锂离子电池包，所述锂离子电池包包括两个以上串联电池、电池保护芯片、正极端和负极端，所述电池保护芯片的均衡电压采集引脚与采样电阻、采样电容相连，电池保护芯片的均衡控制引脚与均衡电阻、均衡控制开关相连；当采集电压值大于门限值时，均衡控制开关导通，电池正极、均衡电阻、均衡控制开关和电池负极之间形成回路；所述电池保护芯片还与充电控制开关、放电控制开关相连；

所述锂离子电池包的正极端相连，作为整个电路的正极端，所述锂离子电池包的负极端相连，作为整个电路的负极端。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池包，其特征在于，所述锂离子电池包还包括：

分压电阻和负温度系数热敏电阻器NTC，与所述电池保护芯片相连，当检测温度值大于设定值时，所述电池保护芯片控制充电控制开关或放电控制开关断开充放电回路。

9.根据权利要求7所述的锂离子电池包，其特征在于，所述锂离子电池包还包括：

回路电流采样电阻，与所述电池保护芯片相连，用于检测回路的电流值。

10.根据权利要求7或8或9所述的锂离子电池包，其特征在于，所述锂离子电池包还包括：

延时电容，与所述电池保护芯片相连，用于设置保护延时时间。

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