CN201667372U

CN201667372U - 用于电池管理系统的电路

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Publication number: CN201667372U
Application number: CN2010201075534U
Authority: CN
Inventors: 岑卫东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2020-02-01

Abstract

用于电池管理系统的电路，涉及一种串联电池组充放电保护与均衡控制的电池管理系统，包括充电器检测电路和一体化采样均衡电路，充电器检测电路可以直接检测常用的两线式充电器的状态，在充电器离线的状态下，关闭充电口，使充电口具有防反接，防短路功能，另也防电池组高压，使用时更加安全；在充电器在线和离线的时刻，管理系统根据需要，实时存储各数据，可以利用有限的存储器资源存储有用的数据，减少存储器资源的体积，方便使用；一体化采样均衡电路利用双向晶体管开关电路做单节电池电压采样与单节电池均衡的复用电路，精度高，且省去另加其它单节电池电压采样电路，采用单节电池直充均衡的均衡方式，无任何多余损耗，效率高，均衡效果好。

Description

用于电池管理系统的电路

技术领域

本实用新型涉及一种串联电池组电池管理系统，具体是用于电池管理系统的电路。

背景技术

目前，可充电电池及串联电池组作为新能源，使用已经越来越广泛，由于锂离子电池具有单体电压高、充放电备率大、循环次数多、无记忆效应、比能高、自放电率低和环保等的优点，是现今同类电池中综合性能最佳的产品，深受人们的重视。但是锂离子电池同样也存在着过充、过放、过流、过温时，影响使用安全和使用寿命的问题。锂离子电池在串联组合使用时，由于不同单体的容量、容差、充放电特性和环境等的差异，造成各单体电池不一致，无论如何配组，耗时耗力，仍不能保证使用一些时间后的一致性，这就存在着串联锂离子电池组使用中的均衡性的问题。不均衡的电池组，即使每只电池都正常使用，但整组性能下降，容量不足，甚至不能用，严重影响使用期限。因此，锂离子电池及串联电池组使用时必须加装具有过充、过放、过流和过温保护功能的系统装置，及电池组均衡功能的电池管理系统。为方便使用和维护，管理系统还应具有显示，报警，通信，及数据存储的功能等。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题，在于提供一种能够提高串联锂电池组的使用效果和使用期限的用于电池管理系统的电路，不仅可以应用在串联锂离子电池组的管理系统，同时也可以应用在镍氢电池、铅酸电池，超级电容等的串联组合的管理系统中。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

用于电池管理系统的电路，包括充电器检测电路和一体化采样均衡电路，其特征在于：

所述充电器检测电路包括一个双向晶体管开关电路，一个充电器在线信号模块，以及一个两线充电器接口，

其中双向晶体管开关电路包括第一MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和第二MOSFET，第一电阻和第二电阻以及驱动电路模块，所述驱动电路模块有六个引脚，分别为驱动输入信号正端，驱动输入信号负端，驱动电源负端，驱动电源正端、驱动输出信号负端和驱动输出信号正端，

所述充电器在线信号模块有四个引脚，分别为输入信号负端，输入信号正端，输出信号负端和输出信号正端，

所述两线充电器接口有两个接点，分别为充电器输入正端和充电器输入负端，

所述第一MOSFET和所述第二MOSFET之间源极连接后，与驱动电路模块的驱动输出信号负端相连；所述第一电阻的一端和所述第一MOSFET栅极连接，所述第二电阻的一端和所述第二MOSFET栅极连接，所述第一电阻另一端，所述第二电阻另一端与所述驱动电路模块的驱动输出信号正端相连；

所述双向晶体管开关电路的驱动电路模块的驱动输入信号负端、驱动电源负端与所述充电器在线信号模块输出信号负端相连接，

所述充电器检测电路中双向晶体管开关电路的驱动电路模块的驱动输入信号负端、驱动电源负端与充电器在线信号模块输出信号负端相连接，所述充电器检测电路中充电器在线信号模块的输入信号负端、两线充电器接口的充电器输入负端与第一MOSFET的漏极相连接，

所述充电器检测电路中第二MOSFET的漏极与串联电池组整体的负极直接连接，或由电流通路间接相连接，

所述充电器检测电路中充电器在线信号模块的输入信号正端与两线充电器接口的充电器输入正端直接连接，或由电流通路间接相连接。

所述充电器检测电路中的双向晶体管开关电路的另一种技术方案是，也可由一个继电器或接触器及与此继电器或接触器相关联的驱动电路模块代替。

所述的一体化采样均衡电路包括用于切换单节电池电压采样功能和单节电池均衡充电功能的一个双向晶体管开关电路，和用于切换每个单节电池的2N个或N+5个双向晶体管开关电路(N为串联电池组中串联的单节电池个数)、一个两线均衡充电电源接口及一个单节电池电压采样接口，所述两线均衡充电电源接口有两个接点，分别为均衡充电电源输入正端和均衡充电电源输入负端，所述单节电池电压采样接口，有三个接点，分别为单节电池电压采样信号输入正端，单节电池电压采样信号负端，单节电池电压采样信号输出正端，

所述用于切换单节电池电压采样功能和单节电池均衡充电功能的一个双向晶体管开关电路，和用于切换每个单节电池的2N个或N+5个双向晶体管开关电路均包含不同的第一MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，第二MOSFET，第一电阻，第二电阻以及驱动电路模块，

所述的驱动电路模块有六个引脚，分别为驱动输入信号正端、驱动输入信号负端、驱动电源负端、驱动电源正端、驱动输出信号负端和驱动输出信号正端，

所述第一MOSFET和所述第二MOSFET之间源极连接后，与驱动电路模块的驱动输出信号负端相连；所述第一电阻的一端和所述第一MOSFET栅极连接，所述第二电阻的一端和所述第二MOSFET栅极连接，所述第一电阻另一端，所述第二电阻另一端与所述驱动电路模块的驱动输出信号正端相连，所述驱动电路模块的驱动输入信号负端、驱动电源负端相连接。

所述一个用于单节电池电压采样功能和均衡充电功能之间切换的双向晶体管开关电路的第一MOSFET漏极与所述均衡充电电源输入正端相连，第二MOSFET漏极与单节电池电压采样信号输入正端相连，所述均衡充电电源输入负端与单节电池电压采样信号负端相连。

本实用新型的有益效果是具有以下优点：1.充电器检测电路可以直接检测常用的两线式充电器的状态，在充电器离线的状态下，关闭充电口，使充电口具有防反接，防短路功能，另也防电池组高压，使用时更加安全；在充电器在线和离线的时刻，管理系统根据需要，实时存储各数据，可以利用有限的存储器资源存储有用的数据，减少存储器资源的体积，方便使用；2.一体化采样均衡电路利用双向晶体管开关电路做单节电池电压采样与单节电池均衡的复用电路，精度高，且省去另加其它单节电池电压采样电路，采用单节电池直充均衡的均衡方式，无任何多余损耗，效率高，均衡效果好。

附图说明

图1是本实用新型的充电器检测电路原理示意图；

图2是双向晶体管开关电路原理示意图；

图3是双向晶体管开关电路的符号示意图；

图4是一体化采样均衡电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1，图2所示，充电器检测电路包括一个双向晶体管开关电路，一个充电器在线信号模块U2，以及一个两线充电器接口CN1；

其中双向晶体管开关电路包括：第一MOSFET，简称M1，和第二MOSFET，简称M2，第一电阻R1和第二电阻R2以及驱动电路模块U1，

充电器在线信号模块U2有四个引脚，分别为输入信号负端1’，输入信号正端2’，输出信号负端3’和输出信号正端4’，

两线充电器接口CN1有两个接点，分别为充电器输入正端1”和充电器输入负端2”，

其中双向晶体管开关电路中驱动电路模块U1有六个引脚，分别为驱动输入信号正端1，驱动输入信号负端2，驱动电源负端3，驱动电源正端4、驱动输出信号负端5和驱动输出信号正端6，M1和M2之间源极连接后，并与驱动电路模块U1的驱动输出信号负端5相连；R1的一端和M1栅极连接，R2的一端和M2栅极连接，R1另一端，R2另一端与驱动电路模块U1的驱动输出信号正端6相连；

驱动电路模块U1的驱动输入信号负端2，驱动电源负端3和充电器在线信号模块U2的输出信号负端3’相连接；

两线充电器接口CN1的充电器输入负端2”与充电器在线信号模块U2的输入信号负端1’相连，同时与M1的漏极相连。

M2的漏极与串联电池组整组的负极直接连接。

通过施加于U1驱动输入信号正端1和驱动输入信号负端2之间的驱动输入信号，可以控制M1漏极与M2漏极之间同时双向开通或同时双向关闭，可以开通或关闭电池组充电。并可以检测充电器的状态。

因为是双向开关，关闭时为双向均不导通，所以如果处于双向晶体管开关关闭的状态下，当充电器在线时，充电器在线信号模块有输入信号，输出信号为低电平，当充电器离线时，充电器在线信号模块没输入信号，输出信号为高电平，通过充电器在线信号模块的输出信号高低可以检测充电器的在线状态。

如果处于双向晶体管开关开通状态下，可以通过每间隔一段时间(可调)后，先关闭双向晶体管开关，再检测充电器的在线状态。如充电器已离线，则继续关闭双向晶体管开关，如充电器仍在线，则再重新开通双向晶体管开关，

充电器检测电路可以直接检测常用的两线式充电器的状态，在充电器离线的状态下，关闭充电口。在充电器在线和离线的时刻，管理系统根据需要，实时存储各数据。

如图2，图3和图4所示，一体化采样均衡电路，以3只电池B1，B2，B3串联为例，包括有7个(2*3+1＝7)不同的双向晶体管开关电路(KJC，K11，K12，K21，K22，K31，K32均为双向晶体管开关电路的符号，代表不同的双向晶体管开关电路)，

一个两线均衡充电电源接口CN3和一个单节电池电压采样接口U3，所述两线均衡充电电源接口有两个接点，分别为均衡充电电源输入正端2””和均衡充电电源输入负端1””，所述单节电池电压采样接口，有三个接点，单节电池电压采样信号输入正端1”’，单节电池电压采样信号负端2”’，单节电池电压采样信号输出正端3”’。

7个双向晶体管开关电路的每个不同的双向晶体管开关电路均包括不同的第一MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，第二MOSFET，第一电阻，第二电阻以及驱动电路模块，

双向晶体管开关电路KJC的第一MOSFET漏极与均衡充电电源输入正端 2””相连，KJC的第二MOSFET漏极与单节电池电压采样信号输入正端相连1”’，并与双向晶体管开关电路K12，K22，K32的第一MOSFET漏极相连，K12的第二MOSFET与B1正极连接，K22的第二MOSFET与B2正极连接，K32的第二MOSFET与B3正极连接，均衡充电电源输入负端1””与单节电池电压采样信号负端2”’相连，并与双向晶体管开关电路K12，K22，K32的第一MOSFET漏极相连，K11的第二MOSFET与B1负极连接，K21的第二MOSFET与B2负极连接，K31的第二MOSFET与B3负极连接，

当KJC关闭时，

K11，K12开通，K21，K32，K31，K32关闭，管理系统可以通过U3的单节电池电压采样信号输出正端3”’对电池组中的单节电池B1电压采样，

K21，K22开通，K11，K12，K31，K32关闭，管理系统可以通过U3的单节电池电压采样信号输出正端3”’对电池组中的单节电池B2电压采样，

K31，K32开通，K21，K32，K11，K12关闭，管理系统可以通过U3的单节电池电压采样信号输出正端3”’对电池组中的单节电池B3电压采样，

当KJC开通时，

K11，K12开通，K21，K32，K31，K32关闭，管理系统可以通过接口CN1的均衡充电电源，对电池组中的单节电池B1直充均衡，

K21，K22开通，K11，K12，K31，K32关闭，管理系统可以通过接口CN1的均衡充电电源，对电池组中的单节电池B2直充均衡，

K31，K32开通，K21，K32，K11，K12关闭，管理系统可以通过接口CN1的均衡充电电源，对电池组中的单节电池B3直充均衡，

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.用于电池管理系统的电路，包括充电器检测电路和一体化采样均衡电路，其特征在于：

其中双向晶体管开关电路包括第一MOSFET和第二MOSFET，第一电阻和第二电阻以及驱动电路模块，所述驱动电路模块有六个引脚，分别为驱动输入信号正端，驱动输入信号负端，驱动电源负端，驱动电源正端、驱动输出信号负端和驱动输出信号正端，

所述第一MOSFET和所述第二MOSFET之间源极连接后，与驱动电路模块的驱动输出信号负端相连，第一电阻的一端和第一MOSFET栅极连接，第二电阻的一端和第二MOSFET栅极连接，第一电阻另一端，第二电阻另一端与驱动电路模块的驱动输出信号正端相连；

所述的一体化采样均衡电路包括用于切换单节电池电压采样功能和单节电池均衡充电功能的一个双向晶体管开关电路，和用于切换每个单节电池的2N个或N+5个双向晶体管开关电路、一个两线均衡充电电源接口及一个单节电池电压采样接口，所述两线均衡充电电源接口有两个接点，分别为均衡充电电源输入正端和均衡充电电源输入负端，所述单节电池电压采样接口，有三个接点，分别为单节电池电压采样信号输入正端，单节电池电压采样信号负端，单节电池电压采样信号输出正端，

所述第一MOSFET和所述第二MOSFET之间源极连接后，与驱动电路模块的驱动输出信号负端相连，第一电阻的一端和第一MOSFET栅极连接，第二电阻的一端和第二MOSFET栅极连接，第一电阻另一端，第二电阻另一端与驱动电路模块的驱动输出信号正端相连，驱动电路模块的驱动输入信号负端、驱动电源负端相连接，

2.根据权利要求1所示的用于电池管理系统的电路，其特征在于：所述充电器检测电路中双向晶体管开关电路的驱动电路模块的驱动输入信号负端、驱动电源负端与充电器在线信号模块输出信号负端相连接。

3.根据权利要求1所示的用于电池管理系统的电路，其特征在于：所述充电器检测电路中充电器在线信号模块的输入信号负端、两线充电器接口的充电器输入负端与第一MOSFET的漏极相连接。

4.根据权利要求1所示的用于电池管理系统的电路，其特征在于：所述充电器检测电路中第二MOSFET的漏极与串联电池组整组的负极直接连接，或由电流通路间接相连接。

5.根据权利要求1所示的用于电池管理系统的电路，其特征在于：所述充电器检测电路中充电器在线信号模块的输入信号正端与两线充电器接口的充电器输入正端直接连接，或由电流通路间接相连接。

6.根据权利要求1所示的用于电池管理系统的电路，其特征在于：所述充电器检测电路中的双向晶体管开关电路，也可由一个继电器或接触器及与此继电器或接触器相关联的驱动电路模块代替。