CN202405764U - 并联电池组群的过电流保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种并联电池组群的过电流保护系统，其具有多组并联在一起的电池组以及多个过电流保护电路，电池组与过电流保护电路一一相应。过电流保护电路中串联的放电控制开关和充电控制开关，并设有可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制所述放电控制开关延时断开的第一延时电路。以及可将充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路。该过电流保护系统可以为需要大电流的磷酸铁锂动力电池和蓄能电池组群提供过流保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种在并联电池组群上使用的过电流保护系统。
背景技术
锂离子电池没有记忆效应，所以是理想的充电电池。其作为动力电池使用时，往往需要先将7至13节锂离子电池串联构成电池组，以达到电动机所需要的电压，之后将多组电池组并联，实现持续供电的目的。在利用充电器充电的过程中，即使达到充满电的状态电池电压还持续上升，往往成为过充电状态。这样，一旦成为过充电状态，在锂离子电池中，因锂离子的过度析出，电极间就有可能发生短路。还有，当锂离子电池的正极端子和负极端子之间处于短路状态时，则往往流过很大的放电电流，成为过电流状态。锂离子电池在过流、短路状态时，不仅严重危害电池的寿命，而且容易造成用电器的损坏、造成起火、爆裂等现象。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种并联电池组群上使用的过电流保护系统，以解决多节充电电池串联使用在出现过流或短路时，不能得到及时有效保护的问题。
本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
并联电池组群的过电流保护系统，具有多组并联在一起的电池组以及多个过电流保护电路，各电池组由多节充电电池串联而成，电池组与过电流保护电路一一相应，所述过电流保护电路包括由电池组的输入输出端口和电池组构成的主电路，在主电路中串联放电控制开关，可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关延时断开的第一延时电路。
上述第一过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第一延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第一延时电路的多个计数器与第一过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。
上述过电流保护电路还包括在主电路中串联的充电控制开关、可将充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路。
上述第二过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第二延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第二延时电路的多个计数器与第二过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。
上述主电路中串联有电感元件。
上述放电控制开关和充电控制开关均由MOSFET构成。
本实用新型的有益效果：
主电路中串联有放电控制开关，第一过电流检测部可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果，第一延时电路根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关延时断开。正常情况下放电时，主电路中流过正常的工作电流，放电控制开关的两端的电压低于设定电压，第一电流检测部输出高电平，放电控制开关处于通的状态，电池组正常放电。当出现过电流或短路情况时，主电路中会出现大电流，从而使放电控制开关两端的电压迅速升高并超出设定电压，此时，第一电流检测部输出低电平，第一延迟电路的计数器根据时钟振荡器的时钟进行计数，直至计数器的计数结束后仍然收到来自第一电流检测部输出的低电平信号时，该延时电路才输出低电平，使放电控制开关断开，切断主电路，从而使整个电池组在放电过程中得到过流保护。延迟电路的好处是，不会因为短时间的电流波动而出现误操作。
第一过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第一延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第一延时电路的多个计数器与第一过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接，这些电压比较器可以设置不同的参考电压，所以，根据不同的电压比较器输出的信号可以区别不同的过电电流，采用不同的延迟时间。过电流越大，延迟时间越短，从而可以保护放电控制开关不受损坏。
主电路中串联充电控制开关，该过电流保护电路还包括可将充电控制开关的源极和漏极两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路，根据同样的道理，它可以使整个电池组在充电过程中得到过流保护，而且不会因为短时间的电流波动而出现误操作。
主电路中串联有电感元件，在电池组正常工作时，电感元件不起作用，但是，当主电路中的电流突然变大或负载短路时，电感元件会产生感抗，使第一或第二过电流检测部检测到的电压值迅速升高，放电控制开关或充电控制开关可以在更短的时间内断开，从而对放电控制开关或充电控制开关起到更好的保护作用。
附图说明
图1是过电流保护电路的电路原理图。
具体实施方式
图1示出了本实用新型技术方案中过电流保护电路4的大致结构。
并联电池组群的过电流保护系统，具有多组并联在一起的电池组101以及多个过电流保护电路4，各电池组101由多节充电电池串联而成，电池组101与过电流保护电路4一一相应。
过电流保护电路，具有放电时作为输出端口的正极端子102和负极端子103，其分别与负载连接；充电时，作为输入端口的正极端子102和负极端子103，其分别与充电器的正极和负极连接。正极端子102、负极端子103和电池组101组成主电路，放电控制开关105和充电控制开关104串联在主电路中，放电控制开关105和充电控制开关104均由MOSFET管构成。在放电控制开关105和充电控制开关104的相应的源极和漏极之间串联有两个电感元件106和106’。
该过电流保护电路还包括可将放电控制开关105的源极和漏极两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关105延时断开的第一延时电路46。
第一过电流检测部包括两个电压比较器41和42，这两个电压比较器41和42的第一输入端均通过一个分流电阻45连接于主电路中的两个电感元件106和106’之间，这两个电压比较器41和42的第二输入端分别与恒定电压源43和44连接，这些恒定电压源43和44可以人为设定成不相同的两个电压，分别用于检测放电时的较小过电流和较大过电流。
第一延时电路46包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的两个计数器，第一延时电路46的两个计数器与第一过电流检测部的两个电压比较器41和42一一对应连接。第一延时电路46的输出端与放电控制开关105的栅极连接。第一过电流检测部的电压比较器和第一延时电路的计数器不局限于两个，也可以是多个，其目的在于，更好地根据过电电流的大小调整延时时间的长短。
该过电流保护电路还包括可将充电控制开关104的源极和漏极两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关104延时断开的第二延时电路46’。
第二过电流检测部包括两个电压比较器41’和42’，这两个电压比较器41’和42’的第一输入端均通过一个分流电阻45’连接于主电路中的两个电感元件106和106’之间，这两个电压比较器41’和42’的第二输入端分别与恒定电压源43’和44’连接，这些恒定电压源43’和44’可以人为设定成不相同的两个电压，分别用于检测充电时的较小过电流和较大过电流。
第二延时电路46’包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的两个计数器，第二延时电路46’的两个计数器与第二过电流检测部的两个电压比较器41’和42’一一对应连接，第二延时电路46’的输出端与充电控制开关104的栅极连接。第二过电流检测部的电压比较器和第二延时电路的计数器不局限于两个，也可以是多个，其目的也是为了更好根据过电电流的大小调整延时时间的长短。
此外，上述陈述中“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.并联电池组群的过电流保护系统，其特征在于：所述过电流保护系统具有多组并联在一起的电池组以及多个过电流保护电路，各电池组由多节充电电池串联而成，电池组与过电流保护电路一一相应，所述过电流保护电路包括由电池组的输入输出端口和电池组构成的主电路，在主电路中串联放电控制开关，可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关延时断开的第一延时电路。
2.根据权利要求1所述的并联电池组群的过电流保护系统，其特征在于：所述第一过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第一延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第一延时电路的多个计数器与第一过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。
3.根据权利要求1或2所述的并联电池组群的过电流保护系统，其特征在于：所述过电流保护电路还包括在主电路中串联的充电控制开关、可将充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路。
4.根据权利要求3所述的并联电池组群的过电流保护系统，其特征在于：所述第二过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第二延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第二延时电路的多个计数器与第二过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。
5.根据权利要求4所述的并联电池组群的过电流保护系统，其特征在于：所述主电路中串联有电感元件。
6.根据权利要求5所述的并联电池组群的过电流保护系统，其特征在于：所述放电控制开关和充电控制开关均由MOSFET构成。
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