CN201877808U - 一种多节动力锂电池电芯保护电路 - Google Patents

一种多节动力锂电池电芯保护电路 Download PDF

Info

Publication number
CN201877808U
CN201877808U CN2010205301040U CN201020530104U CN201877808U CN 201877808 U CN201877808 U CN 201877808U CN 2010205301040 U CN2010205301040 U CN 2010205301040U CN 201020530104 U CN201020530104 U CN 201020530104U CN 201877808 U CN201877808 U CN 201877808U
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
battery
voltage
electric core
mcu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010205301040U
Other languages
English (en)
Inventor
李润朝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huizhou Blueway Electronic Co Ltd
Original Assignee
Huizhou Blueway Electronic Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huizhou Blueway Electronic Co Ltd filed Critical Huizhou Blueway Electronic Co Ltd
Priority to CN2010205301040U priority Critical patent/CN201877808U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201877808U publication Critical patent/CN201877808U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种多节动力锂电池电芯保护电路。所述保护电路包括电池电压检测电路，所述电池电压检测电路检测电芯电压输出给MCU控制单元由MCU控制单元控制充放电回路工作实现电芯保护，所述电池电压检测电路采用差分电路差分输出每节电池的电芯电压传输给MCU实现单个电池过充及过放检测保护；该保护电路还包括与电池电芯连接的均衡电路，在电芯电压达到设定的均衡起点电压后，所述MCU控制单元控制均衡电路对该电芯执行均衡。本实用新型可实现多节电池的全面保护，适应了电动产品对电池性能的高要求，性价比高。

Description

一种多节动力锂电池电芯保护电路
技术领域
本实用新型涉及电池保护技术，具体涉及一种用于电动产品的锂电池电芯保护电路。
背景技术
锂电池具有体积小、重量轻、容量大、无记忆性、放电倍率高等特点，因此广泛应用于电动产品中。电动产品一般具有以下特点：1)开机瞬间冲击电流大，且工作过程中经常会遇到过载，电流的变化很大，这就要求电芯线路能够对工具的过载(过流)加以保护，能够根据不同的工况灵活设置过载电流的大小及其延时，以保护工具内的马达以及电池不致损坏。2)锂电池对充电电压有严格的要求，经常出现过电压爆炸或欠电压损坏电池两种情况。因此，电动产品电池的充电安全性非常重要，需要对其提供高精度的过充电压保护，同时须防止大电流充电对电池寿命的损坏。3)电动产品在有些场合还要求电池充电时禁止放电，以避免出现意外。总结上述电动产品特点，锂电池行业急需一种适合于电动产品领域，具有完善保护功能的锂电池电芯的保护电路。
实用新型内容
本实用新型需解决的问题是提供一种用于电动产品的具有多种保护功能且成本较低的锂电池电芯保护电路。
根据上述需解决的问题，本实用新型采取的技术方案为：提供一种多节动力锂电池电芯保护电路，包括电池电压检测电路，所述电池电压检测电路检测电芯电压输出给MCU控制单元，由MCU控制单元控制充放电回路工作，实现电芯保护，所述电池电压检测电路采用差分电路，差分输出每节电池的电芯电压传输给MCU，实现单个电池过充及过放检测保护。
所述保护电路进一步包括与电池电芯连接的均衡电路，在电芯电压达到设定的均衡起点电压后，所述MCU控制单元控制均衡电路对该电芯执 行均衡。
所述保护电路进一步包括充放电电流检测及短路保护电路，该电路与MCU控制单元及放电回路连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：所述电路不但具有过压、过流、短路等基本保护功能，还具有均衡功能，可实现多节电池的全面保护；且电压检测电路可提供精确的电压，适应了电动产品对电池性能的高要求，性价比较高。
附图说明
图1为本实用新型组成原理示意框图；
图2为本实用新型实现三串电池保护电路实施例原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1，本实用新型所述锂电池电芯保护电路锂电池电芯保护电路，包括电池电压检测电路、均衡电路、充放电电流检测及短路保护电路；所述电池电压检测电路检测电芯电压输出给MCU控制单元，由MCU控制单元控制充放电回路工作，实现电芯保护，所述电池电压检测电路采用差分电路，差分输出每节电池的电芯电压传输给MCU，实现单个电池过充及过放检测保护。
本实用新型所述电池电压的检测是由运放组成的差分电路来实现的，而不是通过锂电池保护IC实现的，所述电路能通过差分输出每节电池的电芯电压给MCU进行单个电池过充以及过放检测保护。
图1中，C+、C-端为充电输入端，M+、M-为放电输出端，马达等负载通过一个开关连接在M+、M-两端，M+与电池正极同端。充电开关管处于充电正端“C+”与电池正极“M+”之间，充电端与放电端不同，因此可以选用较低功率的充电开关管，实现成本优化。
所述放电开关管连接于电芯电路负极“B-”与负极放电端子“M-”之间，放电过流检测以及短路保护电路处于电芯负极“B-”与放电开关管之间，输出端与放电开关管连接，通过放电开关管控制放电电路的通断。
如图2为本实用新型一实施例电路原理图，其为一个三节串联锂电池的电池电芯保护电路原理图。
实施例中，所述电池电压检测电路包括运算放大器U1，电芯R1、B2正端电压分别通过电阻R8、R12输入运算放大器U1两同向输入端组成跟随器电路用于跟随电B1、B2电压，运算放大器U1中两运放及电阻R1、R3、R7、R9、R10、R13、R16、R21组成差分器电路，差分输出对地的电芯电压即B1、B2、B3电芯电压，最终经电阻R14、R18、R20、电容C2、C3、C4组成的阻容滤波网络后送给MCU控制单元进行ADC采集。所述均衡电路包括开关管Q1、Q3、Q5，MCU检测到电芯电压需均衡时即通过对应的电阻R22或R19或R17使对应的开关管Q5或Q4或Q2导通执行均衡。所述充放电电流检测及短路保护电路包括运算放大器U3A、取样电阻R39，流经取样电阻R39的电压经运算放大器U3A放大后最终输出给MCU控制单元，MCU控制单元根据采集到的信号识别充放电状态以及充放电电流值，进而实现过载或者充电过流时对电池组以及马达的保护。另外，当电池组输出端P+、P-发生短路时电阻R39上产生的压降达到一定值时，也触发由运放组成的比较器翻转，从而关闭放电MOS管Q12，对电芯进行保护。
图2所示实施例充电过电压保护功能：
充电时，C+接充电电源正极，C-接充电电源负极，充电电压经由开关管Q6、二极管D2给电池组充电。MCU(U2)监测电阻R20、电容C2传输过来的集成运放U1的OUT4脚输出的B1电池电压；另外MCU(U2)监测电阻R18、C4传输过来的集成运放U1的OUT1脚输出的B2电池电压；MCU监测电阻R14、C3传输过来的集成运放U1的OUT3脚输出的B3电池电压。当充电电压高到一定值时，MCU监测到B1～B3任意节中出现了过充电压0V时，将通过第14脚CO端口输出信号经电阻R36关断开关管Q10，从而关断充电MOS管Q6，切断充电回路。
图2所示实施例放电欠电压保护功能：
当输出端口“B+/P+”与“P-”接上马达时，电池电流经“B+/P+”、马达、“P-、放电开关MOS管Q12、电阻R39至电池组负极，负责马达启动工作。MCU(U2)监测电阻R20、电容C2传输过来的集成运放U1的OUT4脚输出的B1电池电压；另外MCU(U2)监测电阻R18、C4传输过来的集成运放U1的OUT1脚输出的B2电池电压；MCU监测电阻R14、C3传输过来的集成运放U1的OUT3脚输出的B3电池电压。当出现电池电压低于 一定值时，MCU检测到B1～B3任意节中出现了欠充电压UV时，将通过第13脚DO端口经电阻R32关断开关管Q9，从而关断放电MOS管Q12，切断放电回路。
图2所示实施例充放电温度保护功能：
因锂电池在充电时过温度将会出现内部结晶的问题，放电时过温度电池内部容易产生高压气体，对电池安全以及寿命造成影响。电池装配时温度传感器(NTC1，负温度系数电阻)紧贴在电池表面，NTC阻值能够根据电池的温度变化成线性变化。电阻R4、NTC1的分压值能线性反应温度的变化，MCU通过电容C1、电阻R6组成的阻容滤波电路对反映电池温度变化的电压进行AD采样，转换成能识别电池当前温度的值。根据充放电的不同状态，MCU能在充电时控制电池温度在0-45℃内，放电时控制电池温度在75℃以内，从而保护电池的安全。
图2所示实施例放电过流保护功能：
放电时，由于外界负载原因，可能产生较大的放电电流，会对线路、马达、电池造成损坏，需要对其保护。放电电流经电池正极、负载(一般是马达)、MOS管Q12、电流取样电阻R39至电池负极。由于放电电流通常达到30A-50A，因此电流取样电阻R39阻值不能选择很大，通常选择0.002Ω/3W的功率电阻。电流值经取样电阻R39后通过运放U3A、电阻R37、R38、R29组成的比例放大电路放大后，再经电阻R26、电容C5组成的阻容滤波输出给MCU进行AD采集。如果马达负载变大导致放电电流变大，当电流达到一定设定阀值时，MCU检测到过电流，经一定延时时间后MCU连续确认负载出现过电流则由DO端口输出低电平关断MOS管Q12，从而保护线路、马达、电池不至损坏。
图2所示实施例均衡功能：
通常电池循环使用一定时间后，电池组中不同节的电池容量差异变大，导致电池电压低的电池在充电时经常充不满，在放电时又经常提前过放保护，随着循环次数的增加电池总体容量将越来越低。为了解决这一问题，本实用新型引入充电平衡功能，在充电时如果MCU检测到电池组中出现电压不平衡时，MCU经电阻R17、R19、R22驱动开关管Q2、Q4、Q5进而 对各个电池进行平衡。所述的MCU控制单元可通过软件设置实现误差校准功能，当电芯电压达到设置均衡起点电压后，MCU通过动态计算电芯间的压差，对压差超过设定值的电芯进行平衡。
本实用新型电路可实现多节动力锂电池电芯各种保护功能，不仅限于实施例所述三节，所述电路也不仅仅局限于电动工具，也可以应用于其他领域，由此保护原理的设计思路出发还可以进行其他扩展设计。
上述实施例仅仅是本实用新型的一种较佳实施方式，不能以此来限制本实用新型的保护范围，在不脱离本实用新型构思前提下，对其所做的任何显而易见的替换和微小变化均属于本实用新型保护范围。

Claims (6)

1.一种多节动力锂电池电芯保护电路，包括电池电压检测电路，所述电池电压检测电路检测电芯电压输出给MCU控制单元，由MCU控制单元控制充放电回路工作，实现电芯保护，其特征在于：所述电池电压检测电路采用差分电路，差分输出每节电池的电芯电压并将其传输给MCU，实现单个电池过充及过放检测保护。
2.根据权利要求1所述的多节动力锂电池电芯保护电路，其特征在于：进一步包括与电池电芯连接的均衡电路，在电芯电压达到设定的均衡起点电压后，所述MCU控制单元控制均衡电路对该电芯执行均衡.
3.根据权利要求2所述的锂电池电芯保护电路，其特征在于：进一步包括充放电电流检测及短路保护电路，该电路与MCU控制单元及放电回路连接。
4.根据权利要求3所述的多节动力锂电池电芯保护电路，其特征在于：所述电池电压检测电路包括运算放大器U1，电芯B1、B2正端电压分别通过电阻R8、R12输入运算放大器U1两同向输入端组成跟随器电路用于跟随电B1、B2电压，运算放大器U1中两运放及电阻R1、R3、R7、R9、R10、R13、R16、R21组成差分器电路，差分输出对地的电芯电压即B1、B2、B3电芯电压，最终经电阻R14、R18、R20、电容C2、C3、C4组成的阻容滤波网络后送给MCU控制单元进行ADC采集。
5.根据权利要求4所述的多节动力锂电池电芯保护电路，其特征在于：所述均衡电路包括开关管Q1、Q3、Q5，MCU检测到电芯电压需均衡时即通过对应的电阻R22或R19或R17使对应的开关管Q5或Q4或Q2导通执行均衡。
6.根据权利要求5所述的多节动力锂电池电芯保护电路，其特征在于：所述充放电电流检测及短路保护电路包括运算放大器U3A、取样电阻R39，流经取样电阻R39的电压经运算放大器U3A放大后最终输出给MCU控制单元，MCU控制单元根据采集到的信号识别充放电状态以及充放电电流值，进而实现过载或者充电过流时或短路时对电池组以及马达的保护。 
CN2010205301040U 2010-09-13 2010-09-13 一种多节动力锂电池电芯保护电路 Expired - Fee Related CN201877808U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010205301040U CN201877808U (zh) 2010-09-13 2010-09-13 一种多节动力锂电池电芯保护电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010205301040U CN201877808U (zh) 2010-09-13 2010-09-13 一种多节动力锂电池电芯保护电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201877808U true CN201877808U (zh) 2011-06-22

Family

ID=44165717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010205301040U Expired - Fee Related CN201877808U (zh) 2010-09-13 2010-09-13 一种多节动力锂电池电芯保护电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201877808U (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102355024A (zh) * 2011-10-09 2012-02-15 杭州万好万家动力电池有限公司 一种用于煤矿救生舱电池的采样管理系统
CN102969699A (zh) * 2012-11-08 2013-03-13 惠州市蓝微电子有限公司 一种锂电池保护电路
CN103166201A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 苏州能健电气有限公司 过流过压软起缓冲系统
CN105515096A (zh) * 2015-12-08 2016-04-20 无锡中感微电子股份有限公司 一种电池保护电路及其系统
CN106291065A (zh) * 2016-10-17 2017-01-04 成都前锋电子仪器有限责任公司 一种电压取样电路
CN107919691A (zh) * 2016-10-08 2018-04-17 南京德朔实业有限公司 电池包、充电组合和电动工具
WO2019011221A1 (zh) * 2017-07-13 2019-01-17 深圳市威斯特浦科技有限公司 一种带智能保护装置的电池组分体式应急启动装置
CN110429570A (zh) * 2019-08-16 2019-11-08 东莞启益电器机械有限公司 一种多节锂电池多功能保护电路

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102355024A (zh) * 2011-10-09 2012-02-15 杭州万好万家动力电池有限公司 一种用于煤矿救生舱电池的采样管理系统
CN103166201A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 苏州能健电气有限公司 过流过压软起缓冲系统
CN102969699A (zh) * 2012-11-08 2013-03-13 惠州市蓝微电子有限公司 一种锂电池保护电路
CN102969699B (zh) * 2012-11-08 2016-03-02 惠州市蓝微电子有限公司 一种锂电池保护电路
CN105515096A (zh) * 2015-12-08 2016-04-20 无锡中感微电子股份有限公司 一种电池保护电路及其系统
CN107919691A (zh) * 2016-10-08 2018-04-17 南京德朔实业有限公司 电池包、充电组合和电动工具
CN106291065A (zh) * 2016-10-17 2017-01-04 成都前锋电子仪器有限责任公司 一种电压取样电路
WO2019011221A1 (zh) * 2017-07-13 2019-01-17 深圳市威斯特浦科技有限公司 一种带智能保护装置的电池组分体式应急启动装置
CN110429570A (zh) * 2019-08-16 2019-11-08 东莞启益电器机械有限公司 一种多节锂电池多功能保护电路
CN110429570B (zh) * 2019-08-16 2024-04-12 东莞启益电器机械有限公司 一种多节锂电池多功能保护电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201877808U (zh) 一种多节动力锂电池电芯保护电路
CN102709980B (zh) 一种基于电池保护芯片的串联锂电池组保护板
CN201360156Y (zh) 一种提高串联电池组安全性和寿命的充放电管理装置
CN102957173B (zh) 一种多节串联锂电池组均衡及保护系统
CN107834519A (zh) 锂电池保护控制asic芯片系统
CN101888097A (zh) 微功耗大容量锂离子动力电池组管理装置
CN209516652U (zh) 具备多功能保护及精准电量计量的多串锂电池管理系统
CN102376979B (zh) 充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组
CN101917045B (zh) 带过压保护电路的城轨车辆铅酸蓄电池及其过压保护方法
CN201422027Y (zh) 一种双电池充放电电路
CN201946960U (zh) 多串大功率锂电池控制板
CN202183620U (zh) 一种多节串联锂电池组均衡及保护系统
CN102593795A (zh) 多串大功率锂电池控制板
CN102868199A (zh) 电池组平衡方法、电池组平衡装置以及包括该装置的系统
CN102957172B (zh) 一种多节串联锂电池组均衡及保护系统
CN201985550U (zh) 充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组
CN102122812A (zh) 充电电池的过充电保护装置
CN103746346A (zh) 一种多节锂电池的保护电路
CN201199534Y (zh) 锂离子电池包及其串联、并联应用电路
CN202888895U (zh) 电池组平衡装置及包括该装置的电池组管理系统
CN203278206U (zh) 电池组放电保护电路及装置
CN203466560U (zh) 智能锂电池保护板
CN101399442B (zh) 一种锂离子电池组二级保护方法及其电路
CN202405764U (zh) 并联电池组群的过电流保护系统
CN106571496B (zh) 一种可扩展模块化动力电池系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110622

Termination date: 20190913

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee