CN203747388U - 采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置 - Google Patents
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Abstract
采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，本实用新型涉及一种电池保护装置。目前市场上锂电保护板都是采用多节单电芯保护电路，电路复杂，接线复杂，成本高。本实用新型特征在于：磷酸铁锂电池组的正极与电池正极输入端相连，磷酸铁锂电池组的负极与电池负极输入端相连；所述的控制板上设有过放控制模块，所述的过放控制模块包括第一稳压器件及与第一稳压器件相连的第一单节电芯控制芯片，所述的第一稳压器件用于提高第一单节控制芯片电压控制范围。本技术方案对电池组的总电压进行保护，取代对单个电池的保护，在保证电池组安全的前提下，线路简单，有效降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池保护装置，特别是浅充放电式磷酸铁锂启动电池的保护装置 。
背景技术
摩托车或汽车一般都配有用电设备，在停止不用时，用电设备仍然在用电，容易把电池过度放电。电池的过放电都会影响电池的使用寿命。为保护电池，一般市场上锂电保护板都是采用多节单电芯保护电路，电路复杂，接线复杂，成本高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，以达到简化电路、降低成本的目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。
采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，启动电池内设有四节磷酸铁锂电芯串联组成的电池组，保护装置包括控制板，所述的控制板上设有电池正极输入端、电池负极输入端及控制板输出端，其特征在于：磷酸铁锂电池组的正极与电池正极输入端相连，磷酸铁锂电池组的负极与电池负极输入端相连；所述的控制板上设有过放控制模块，所述的过放控制模块包括第一稳压器件及与第一稳压器件相连的第一单节电芯控制芯片，所述的第一稳压器件用于提高第一单节控制芯片电压控制范围。单节磷酸铁锂电芯为单颗电芯或多颗电芯并联，第一稳压器分担电压，提高第一单节电芯控制芯片的电压采样范围，不必采用具有高电压采样范围的控制芯片，降低成本；本技术方案对电池组的总电压进行保护，取代对单个电池的保护，在保证电池组安全的前提下，线路简单，有效降低成本。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。
所述的第一稳压器件为第一稳压二极管,所述的第一稳压二极管的稳压范围为4～11V。第一稳压二极管成本低，工作稳定、可靠，第一稳压二极管使采样电压符合进入第一单节电芯控制芯片的要求，第一单节电芯控制芯片能判别电池组的工作情况，避免电池组的过充情况发生。
所述的过放电保护模块还包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第七MOS管，第一单节电芯控制芯片对电池组总电压进行采样，并通过第一三极管、第二三极管控制第三三极管通断，由第三三极管控制第七MOS管的通断，以控制控制板的输出。
所述的第一单节电芯控制芯片的电压检测端通过第六电阻、第一稳压二极管与电池正极输入端电连接；所述的第一三极管为NPN型三极管，所述的第二三极管、所述的第三三极管为 PNP型三极管，第七MOS管为N沟道MOS管；第一三极管的基极与第一单节电芯控制芯片电连接，其集电极与第二三极管基极电连接，其发射极与电池负极输入端电连接；所述的第二三极管发射极与电池正极输入端电连接，其集电极与第三三极管基极电连接；第三三极管发射极与第七MOS管的栅极电连接，第三三极管集电极与电池负极输入端电连接；第七MOS管的源极与电池负极输入端电连接，第七MOS管的漏极与控制板输出端电连接。
第一单节电芯控制芯片通过第一电阻与第一三极管的基极电连接；第一三极管的基极与发射极之间设有第二十一电阻及与第二十一电阻并联的温度开关，第一三极管发射极通过第二电阻与电池负极输入端电连接；所述的第二三极管的基极与发射极之间设有第三电阻；所述的第二三极管集电极与第三三极管发射极之间设有串接的第六二极管、第五电阻；所述的第二三极管集电极与第三三极管集电极之间设有第四电阻；所述的第三三极管的发射极与集电极之间设有第七稳压二极管；第一单节电芯控制芯片的负极电连接端接地，第一单节电芯控制芯片的电压检测端与负极电连接端之间通过第一电容电连接。
所述的控制板上设有过充控制模块，所述的过充控制模块包括第二稳压器件及与第二稳压器件电连接的第二单节电芯控制芯片，所述的第二稳压器件用于提高第二单节控制芯片电压控制范围。
所述的第二稳压器件为第二稳压二极管,所述的第二稳压二极管的稳压范围为10～18V。
所述的过充控制模块还包括第六三极管、第五三极管、第八MOS管；所述的第二单节电芯控制芯片对电池组总电压进行采样，并通过第六三极管控制第五三极管通断，由第五三极管控制第八MOS管的通断，以控制控制板的输出。
所述的第二单节电芯控制芯片的电压检测端通过第七电阻、第二稳压二极管与电池正极输入端电连接；所述的第六三极管、第五三极管均为NPN型三极管，第八MOS管为N沟道MOS管；第六三极管的基极与第二单节电芯控制芯片电连接，其集电极接电源，其发射极与第五三极管的基极电连接；所述的第五三极管的集电极与第八MOS管的栅极电连接；第八MOS管的漏极与电池负极输入端电连接，第八MOS管的源极、第五三极管的发射极与控制板输出端电连接。
第六三极管的基极通过第十五电阻与第二单节电芯控制芯片电连接，其发射极通过第二十电阻、第九二极管与第五三极管的基极电连接；第五三极管的基极与发射极之间设有第十七电阻，所述的第五三极管的集电极通过第八电阻与电池正极输入端电连接，第五三极管的发射极与集电极之间设有第十四电阻及与第十四电阻并联的第八稳压二极管；第二单节电芯控制芯片的负极电连接端接地，第二单节电芯控制芯片的电压检测端与负极电连接端之间通过第二电容电连接。
有益效果：
1、本技术方案对电池组总电压进行检测，结构简单，使用可靠、成本低，且兼顾电池的使用安全性。
2、实现对电池组的过放、过充保护，有效延长电池组的寿命。并实现对电池组、控制板的温度控制，减少自燃等情况的发生。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例原理图。
图2是本实用新型第二实施例原理图。
图3是本实用新型第三实施例原理图。
图4是本实用新型第四实施例原理图。
图中：B+ -电池正极输入端 ；B- -电池负极输入端 ；P--控制板输出端；U1-第一单节电芯控制芯片；U2-第一单节电芯控制芯片；Q1-第一三极管；Q2-第二三极管； Q3-第三三极管； Q5-第五三极管；Q6-第六三极管；Q7-第七MOS管；Q8-第八MOS管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R14-第十四电阻；R15-第十五电阻；R17-第十七电阻；R20-第二十电阻；R21-第二十一电阻；T1-温控开关；D4-第一稳压二极管；D5-第二稳压二极管；D6-第六二极管管；D7-第七稳压二极管；D8-第八稳压二极管；D9-第九二极管；C1-第一电容；C2-第二电容。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
启动电池设有多个磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池串联连接形成磷酸铁锂电池组。
实施例一：
如图1所示，采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，启动电池内设有四节磷酸铁锂电芯串联组成的电池组，保护装置包括控制板，所述的控制板上设有电池正极输入端B+、电池负极输入端B-及控制板输出端P-，磷酸铁锂电池组的正极与电池正极输入端B+相连，磷酸铁锂电池组的负极与电池负极输入端B-相连；所述的控制板上设有过放控制模块，所述的过放控制模块包括第一稳压器件及与第一稳压器件相连的第一单节电芯控制芯片U1，所述的第一稳压器件用于提高第一单节控制芯片U1电压控制范围。所述的第一稳压器件为第一稳压二极管D4,所述的第一稳压二极管D4的稳压范围为4～11V。所述的过放电保护模块还包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第七MOS管Q7，第一单节电芯控制芯片U1对电池组总电压进行采样，并通过第一三极管Q1、第二三极管Q2控制第三三极管Q3通断，由第三三极管Q3控制第七MOS管Q7的通断，以控制控制板的输出。所述的第一单节电芯控制芯片U1的电压检测端通过第六电阻R6、第一稳压二极管D4与电池正极输入端B+电连接；所述的第一三极管Q1为NPN型三极管，所述的第二三极管Q2、所述的第三三极管Q3为 PNP型三极管，第七MOS管Q7为N沟道MOS管；第一三极管Q1的基极与第一单节电芯控制芯片U1电连接，其集电极与第二三极管Q2基极电连接，其发射极与电池负极输入端B-电连接；所述的第二三极管Q2发射极与电池正极输入端B+电连接，其集电极与第三三极管Q3基极电连接；第三三极管Q3发射极与第七MOS管Q7的栅极电连接，第三三极管Q3集电极与电池负极输入端B-电连接；第七MOS管Q7的源极与电池负极输入端B-电连接，第七MOS管Q7的漏极与控制板输出端P-电连接。第一单节电芯控制芯片U1通过第一电阻R1与第一三极管Q1的基极电连接；第一三极管Q1的基极与发射极之间设有第二十一电阻R21，第一三极管Q1发射极通过第二电阻R2与电池负极输入端B-电连接；所述的第二三极管Q2的基极与发射极之间设有第三电阻R3；所述的第二三极管Q2集电极与第三三极管Q3发射极之间设有串接的第六二极管D6、第五电阻R5；所述的第二三极管Q2集电极与第三三极管Q3集电极之间设有第四电阻R4；所述的第三三极管Q3的发射极与集电极之间设有第七稳压二极管D7；第一单节电芯控制芯片U1的负极电连接端接地，第一单节电芯控制芯片U1的电压检测端与负极电连接端之间通过第一电容C1电连接。
实施例二：
如图2所示，在实施例一的基础上，为实现电池组的过充保护，所述的控制板上设有过充控制模块，所述的过充控制模块包括第二稳压器件及与第二稳压器件电连接的第二单节电芯控制芯片U2，所述的第二稳压器件用于提高第二单节控制芯片U2电压控制范围。所述的第二稳压器件为第二稳压二极管D5,所述的第二稳压二极管D5的稳压范围为10～18V。所述的过充控制模块还包括第六三极管Q6、第五三极管Q5、第八MOS管Q8；所述的第二单节电芯控制芯片U2对电池组总电压进行采样，并通过第六三极管Q6控制第五三极管Q5通断，由第五三极管Q5控制第八MOS管Q8的通断，以控制控制板的输出。所述的第二单节电芯控制芯片U2的电压检测端通过第七电阻R7、第二稳压二极管D5与电池正极输入端B+电连接；所述的第六三极管Q6、第五三极管Q5均为NPN型三极管，第八MOS管Q8为N沟道MOS管；第六三极管Q6的基极与第二单节电芯控制芯片U2电连接，其集电极接电源，其发射极与第五三极管Q5的基极电连接；所述的第五三极管Q5的集电极与第八MOS管Q8的栅极电连接；第八MOS管Q8的漏极与电池负极输入端B-电连接，第八MOS管Q8的源极、第五三极管Q5的发射极与控制板输出端P-电连接。第六三极管Q6的基极通过第十五电阻R15与第二单节电芯控制芯片U2电连接，其发射极通过第二十电阻R20、第九二极管D9与第五三极管Q5的基极电连接；第五三极管Q5的基极与发射极之间设有第十七电阻R17，所述的第五三极管Q5的集电极通过第八电阻R8与电池正极输入端B+电连接，第五三极管Q5的发射极与集电极之间设有第十四电阻R14及与第十四电阻R14并联的第八稳压二极管D8；第二单节电芯控制芯片U2的负极电连接端接地，第二单节电芯控制芯片U2的电压检测端与负极电连接端之间通过第二电容C2电连接。
实施例三：
如图3所示，在实施例一的基础上，为避免电池组及控制板温度过高，特别是设MOS管处的温度过高，控制板上设有温度控制模块，温度控制模块包括与第二十一电阻R21并联的温度开关T1。
实施例四：
在实施例一的基础上，为实现电池组的过充保护，同时避免电池组及控制板温度过高，特别是设MOS管处的温度过高。控制板上设有过充控制模块及温度控制模块。
在控制板上设有过充控制模块，所述的过充控制模块包括第二稳压器件及与第二稳压器件电连接的第二单节电芯控制芯片U2，所述的第二稳压器件用于提高第二单节控制芯片U2电压控制范围。所述的第二稳压器件为第二稳压二极管D5,所述的第二稳压二极管D5的稳压范围为10～18V。所述的过充控制模块还包括第六三极管Q6、第五三极管Q5、第八MOS管Q8；所述的第二单节电芯控制芯片U2对电池组总电压进行采样，并通过第六三极管Q6控制第五三极管Q5通断，由第五三极管Q5控制第八MOS管Q8的通断，以控制控制板的输出。所述的第二单节电芯控制芯片U2的电压检测端通过第七电阻R7、第二稳压二极管D5与电池正极输入端B+电连接；所述的第六三极管Q6、第五三极管Q5均为NPN型三极管，第八MOS管Q8为N沟道MOS管；第六三极管Q6的基极与第二单节电芯控制芯片U2电连接，其集电极接电源，其发射极与第五三极管Q5的基极电连接；所述的第五三极管Q5的集电极与第八MOS管Q8的栅极电连接；第八MOS管Q8的漏极与电池负极输入端B-电连接，第八MOS管Q8的源极、第五三极管Q5的发射极与控制板输出端P-电连接。第六三极管Q6的基极通过第十五电阻R15与第二单节电芯控制芯片U2电连接，其发射极通过第二十电阻R20、第九二极管D9与第五三极管Q5的基极电连接；第五三极管Q5的基极与发射极之间设有第十七电阻R17，所述的第五三极管Q5的集电极通过第八电阻R8与电池正极输入端B+电连接，第五三极管Q5的发射极与集电极之间设有第十四电阻R14及与第十四电阻R14并联的第八稳压二极管D8；第二单节电芯控制芯片U2的负极电连接端接地，第二单节电芯控制芯片U2的电压检测端与负极电连接端之间通过第二电容C2电连接。
温度控制模块包括与第二十一电阻R21并联的温度开关T1。
工作过程：
过放电保护：第一单节电芯控制芯片U1检测电池组总电压，当电池组总电压高于设定值时，则认为正常，此时第一单节电芯控制芯片U1的D0口输出高电平，第一三极管Q1开通，第二三极管Q2开通，第三开极管关闭，第七MOS管Q7开通。当电池组总电压低于设定值时，则认为过放，此时，第一单节电芯控制芯片U1的D0口输出低电平，第一三极管Q1关闭，第二三极管Q2关闭，第三三极管Q3开通，第七MOS管Q7关闭。达到保护电池过放电功能。
过充电保护：第二单节电芯控制芯片U2检测电池组总电压，当电池组总电压低于设定值时，则认为正常，此时，第二单节电芯控制芯片U2的C0口输出低电平，第六三极管Q6关闭，第五三极管Q5 关闭，第八MOS管Q8开通。当电池组总电压高于设定值时，则认为过充，第二单节电芯控制芯片U2的C0口输出高电平，第六三极管Q6开通，第五三极管Q5 开通，第八MOS管Q8关闭。达到保护电池过充电功能。
温度保护：由温控开关T1检测电池内部的电池温度和控制板功率MOS管温度，当温度低于设定值时，温控开关T1闭合，第一三极管Q1关闭，第二三极管Q2关闭，第三三极管Q3开通，第七MOS管Q7关闭，在电池及保护板温度过高时禁止给电池充、放电。
以上图1-4所示的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (10)
1.采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，启动电池内设有四节磷酸铁锂电芯串联组成的电池组，保护装置包括控制板，所述的控制板上设有电池正极输入端（B+）、电池负极输入端（B-）及控制板输出端（P-），其特征在于：磷酸铁锂电池组的正极与电池正极输入端（B+）相连，磷酸铁锂电池组的负极与电池负极输入端（B-）相连；所述的控制板上设有过放控制模块，所述的过放控制模块包括第一稳压器件及与第一稳压器件相连的第一单节电芯控制芯片（U1），所述的第一稳压器件用于提高第一单节控制芯片（U1）电压控制范围。
2.根据权利要求1所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：所述的第一稳压器件为第一稳压二极管（D4）,所述的第一稳压二极管（D4）的稳压范围为4～11V。
3.根据权利要求2所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：所述的过放电保护模块还包括第一三极管（Q1）、第二三极管（Q2）、第三三极管（Q3）、第七MOS管（Q7），第一单节电芯控制芯片（U1）对电池组总电压进行采样，并通过第一三极管（Q1）、第二三极管（Q2）控制第三三极管（Q3）通断，由第三三极管（Q3）控制第七MOS管（Q7）的通断，以控制控制板的输出。
4.根据权利要求3所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：所述的第一单节电芯控制芯片（U1）的电压检测端通过第六电阻（R6）、第一稳压二极管（D4）与电池正极输入端（B+）电连接；所述的第一三极管（Q1）为NPN型三极管，所述的第二三极管（Q2）、所述的第三三极管（Q3）为 PNP型三极管，第七MOS管（Q7）为N沟道MOS管；第一三极管（Q1）的基极与第一单节电芯控制芯片（U1）电连接，其集电极与第二三极管（Q2）基极电连接，其发射极与电池负极输入端（B-）电连接；所述的第二三极管（Q2）发射极与电池正极输入端（B+）电连接，其集电极与第三三极管（Q3）基极电连接；第三三极管（Q3）发射极与第七MOS管（Q7）的栅极电连接，第三三极管（Q3）集电极与电池负极输入端（B-）电连接；第七MOS管（Q7）的源极与电池负极输入端（B-）电连接，第七MOS管（Q7）的漏极与控制板输出端（P-）电连接。
5.根据权利要求4所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：第一单节电芯控制芯片（U1）通过第一电阻（R1）与第一三极管（Q1）的基极电连接；第一三极管（Q1）的基极与发射极之间设有第二十一电阻（R21）及与第二十一电阻（R21）并联的温度开关（T1），第一三极管（Q1）发射极通过第二电阻（R2）与电池负极输入端（B-）电连接；所述的第二三极管（Q2）的基极与发射极之间设有第三电阻（R3）；所述的第二三极管（Q2）集电极与第三三极管（Q3）发射极之间设有串接的第六二极管（D6）、第五电阻（R5）；所述的第二三极管（Q2）集电极与第三三极管（Q3）集电极之间设有第四电阻（R4）；所述的第三三极管（Q3）的发射极与集电极之间设有第七稳压二极管（D7）；第一单节电芯控制芯片（U1）的负极电连接端接地，第一单节电芯控制芯片（U1）的电压检测端与负极电连接端之间通过第一电容（C1）电连接。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：所述的控制板上设有过充控制模块，所述的过充控制模块包括第二稳压器件及与第二稳压器件电连接的第二单节电芯控制芯片（U2），所述的第二稳压器件用于提高第二单节控制芯片（U2）电压控制范围。
7.根据权利要求6所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：所述的第二稳压器件为第二稳压二极管（D5）,所述的第二稳压二极管（D5）的稳压范围为10～18V。
8.根据权利要求7所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：所述的过充控制模块还包括第六三极管（Q6）、第五三极管（Q5）、第八MOS管（Q8）；所述的第二单节电芯控制芯片（U2）对电池组总电压进行采样，并通过第六三极管（Q6）控制第五三极管（Q5）通断，由第五三极管（Q5）控制第八MOS管（Q8）的通断，以控制控制板的输出。
9.根据权利要求8所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：所述的第二单节电芯控制芯片（U2）的电压检测端通过第七电阻（R7）、第二稳压二极管（D5）与电池正极输入端（B+）电连接；所述的第六三极管（Q6）、第五三极管（Q5）均为NPN型三极管，第八MOS管（Q8）为N沟道MOS管；第六三极管（Q6）的基极与第二单节电芯控制芯片（U2）电连接，其集电极接电源，其发射极与第五三极管（Q5）的基极电连接；所述的第五三极管（Q5）的集电极与第八MOS管（Q8）的栅极电连接；第八MOS管（Q8）的漏极与电池负极输入端（B-）电连接，第八MOS管（Q8）的源极、第五三极管（Q5）的发射极与控制板输出端（P-）电连接。
10.根据权利要求9所述的采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置，其特征在于：第六三极管（Q6）的基极通过第十五电阻（R15）与第二单节电芯控制芯片（U2）电连接，其发射极通过第二十电阻（R20）、第九二极管（D9）与第五三极管（Q5）的基极电连接；第五三极管（Q5）的基极与发射极之间设有第十七电阻（R17），所述的第五三极管（Q5）的集电极通过第八电阻（R8）与电池正极输入端（B+）电连接，第五三极管（Q5）的发射极与集电极之间设有第十四电阻（R14）及与第十四电阻（R14）并联的第八稳压二极管（D8）；第二单节电芯控制芯片（U2）的负极电连接端接地，第二单节电芯控制芯片（U2）的电压检测端与负极电连接端之间通过第二电容（C2）电连接。
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| CN201320719717.2U CN203747388U (zh) | 2013-11-14 | 2013-11-14 | 采用总压控制的磷酸铁锂启动电池过放保护装置 |
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- 2013-11-14 CN CN201320719717.2U patent/CN203747388U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104218541A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-12-17 | 杭州天丰电源股份有限公司 | 带有短路保护功能的磷酸铁锂启动电池总压保护装置 |
| CN104218541B (zh) * | 2014-08-07 | 2017-03-29 | 杭州天丰电源股份有限公司 | 带有短路保护功能的磷酸铁锂启动电池总压保护装置 |
| WO2016082149A1 (zh) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 鑫能源科技(深圳)有限公司 | 一种电池过放保护装置 |
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