CN204538671U - 一种电动汽车锂电池硬件保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车锂电池硬件保护电路，涉及一种锂电池保护电路。它是为了解决现有集成芯片锂电池管理中易出现的集成芯片故障而产生的电动汽车锂电池动力系统的安全隐患的问题。该方案中：位于第2n+1位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的正极连接，另一端均接入第一输出线A+；位于第2n+2位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的负极连接，另一端均接入第二输出线A-；控制电路的第二控制信号输出端与总回路继电器的控制信号输入端连接，电压检测电路的两个检测端分别接入第一输出线A+和第二输出线A-；电压检测电路的电压检测信号输出端与控制电路的电压检测信号输入端连接。本实用新型适用于电动汽车锂电池保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种锂电池保护电路。
背景技术
电动汽车作为近年来刚刚兴起的产业，对其动力锂电池的保护和异常报警技术，国内外主流的是用具有电压采集功能的集成芯片，通过集成芯片采回的电压值，判断其是否超出了正常锂电池的工作范围，来诊断锂电池是否出现异常，从而决定是否报警并切断动力系统，保护系统安全。而这样的设计思路的前提是需要集成芯片正常工作，而由于高度集成化的芯片很容易受到外界的电池干扰而出现不正常工作，尤其在汽车干扰的环境下，更容易造成集成芯片的损坏。一旦集成芯片内部损坏其采集到的电池信息将错误的发生给核心处理器，从而让系统在电池已经异常的情况下误认为故障电池正常工作，从而危及整个动力系统的安全。
发明内容
本实用新型是为了解决现有集成芯片锂电池管理中易出现的集成芯片故障而产生的电动汽车锂电池动力系统的安全隐患的问题，从而提供一种电动汽车锂电池硬件保护电路。
一种电动汽车锂电池硬件保护电路，它包括控制电路1、光耦继电器组2、总回路继电器3和电压检测电路4；
控制电路1的第一控制信号输出端与光耦继电器组2的控制信号输入端连接；用于控制光耦继电器组2中任意相邻两个光耦继电器导通；光耦继电器组2中包括2N个光耦继电器；电动汽车锂电池组5包括N个锂电池单体，所述N个锂电池单体之间串联连接；N为正整数；总回路继电器3与N个锂电池单体之间串联连接；
光耦继电器组2中，按由上至下的顺序，位于第2n+1位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的正极连接；位于第2n+1位置的光耦继电器的另一端均接入第一输出线A+；
位于第2n+2位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的负极连接；位于第2n+2位置的光耦继电器的另一端均接入第二输出线A-；
控制电路1的第二控制信号输出端与总回路继电器3的控制信号输入端连接，电压检测电路4的两个检测端分别接入第一输出线A+和第二输出线A-；
电压检测电路4的电压检测信号输出端与控制电路1的电压检测信号输入端连接。
电压检测电路4包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、基准源、滞回比较器U1、滞回比较器U2、光耦隔离器T1、二极管D1、电容C1和电容C2；
电阻R1的一端接入第一输出线A+；电阻R3的一端接入第一输出线A-；
电阻R1的另一端同时与电阻R2的一端和电阻R4的一端连接；电阻R2的另一端同时与电阻R3的另一端和电阻R5的一端连接；
电阻R4的另一端同时与电阻R8的一端和滞回比较器U1的正向输入端连接；
运算放大器U1的反向输入端与电阻R6的一端连接；
电阻R6的另一端与基准源的第一输出端连接；
基准源的第二输出端与电阻R7的一端连接；所述电阻R7的另一端同时与电阻R9的一端和滞回比较器U2的反向输入端连接；
滞回比较器U2的正向输入端与电阻R5的另一端连接；
电阻R8的另一端同时与电阻R10的一端、滞回比较器U1的输出端、电阻R9的另一端、滞回比较器U2的输出端和光耦隔离器T1的一个输入端连接；
所述R10的另一端同时与电源VCC1和电阻R11的一端连接；
电阻R11的另一端与光耦隔离器T1的另一个输入端连接；
光耦隔离器T1的一个输出端与电源VCC2连接；
光耦隔离器T1的另一个输出端同时与电阻R12的一端、二极管D1的阴极和电阻R13连接；所述二极管D2的阳极同时与电阻R12的另一端电容C1的一端、电容C2的正极和控制电路1的电压检测信号输入端连接；
电容C1的另一端同时与电容C2的负极、电阻R13的另一端和电源地连接。
控制电路1采用单片机实现。
本实用新型为一种电动汽车硬件保护电路，电压检测部分由汽车级分离元件构成，抗汽车干扰能力强，检测响应速度快，并能够在传统电池检测集成芯片由于汽车干扰失效时，通过快速的电压检测，及时判断各个电池是否出现工作异常，并及时切断动力系统回路，为电动汽车锂电池组提供了第二重保护系统，从而确保了电动汽车锂电池的安全。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的电压检测电路的电路图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，一种电动汽车锂电池硬件保护电路，它包括控制电路1、光耦继电器组2、总回路继电器3和电压检测电路4；
控制电路1的第一控制信号输出端与光耦继电器组2的控制信号输入端连接；用于控制光耦继电器组2中任意相邻两个光耦继电器导通；光耦继电器组2中包括2N个光耦继电器；电动汽车锂电池组5包括N个锂电池单体，所述N个锂电池单体之间串联连接；N为正整数；总回路继电器3与N个锂电池单体之间串联连接；
光耦继电器组2中，按由上至下的顺序，位于第2n+1位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的正极连接；位于第2n+1位置的光耦继电器的另一端均接入第一输出线A+；
位于第2n+2位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的负极连接；位于第2n+2位置的光耦继电器的另一端均接入第二输出线A-；
控制电路1的第二控制信号输出端与总回路继电器3的控制信号输入端连接，电压检测电路4的两个检测端分别接入第一输出线A+和第二输出线A-；
电压检测电路4的电压检测信号输出端与控制电路1的电压检测信号输入端连接。
具体实施方式二、本具体实施方式是具体实施方式一所述的一种电动汽车锂电池硬件保护电路的进一步限定，电压检测电路4包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、基准源、滞回比较器U1、滞回比较器U2、光耦隔离器T1、二极管D1、电容C1和电容C2；
电阻R1的一端接入第一输出线A+；电阻R3的一端接入第一输出线A-；
电阻R1的另一端同时与电阻R2的一端和电阻R4的一端连接；电阻R2的另一端同时与电阻R3的另一端和电阻R5的一端连接；
电阻R4的另一端同时与电阻R8的一端和滞回比较器U1的正向输入端连接；
运算放大器U1的反向输入端与电阻R6的一端连接；
电阻R6的另一端与基准源的第一输出端连接；
基准源的第二输出端与电阻R7的一端连接；所述电阻R7的另一端同时与电阻R9的一端和滞回比较器U2的反向输入端连接；
滞回比较器U2的正向输入端与电阻R5的另一端连接；
电阻R8的另一端同时与电阻R10的一端、滞回比较器U1的输出端、电阻R9的另一端、滞回比较器U2的输出端和光耦隔离器T1的一个输入端连接；
所述R10的另一端同时与电源VCC1和电阻R11的一端连接；
电阻R11的另一端与光耦隔离器T1的另一个输入端连接；
光耦隔离器T1的一个输出端与电源VCC2连接；
光耦隔离器T1的另一个输出端同时与电阻R12的一端、二极管D1的阴极和电阻R13连接；所述二极管D2的阳极同时与电阻R12的另一端电容C1的一端、电容C2的正极和控制电路1的电压检测信号输入端连接；
电容C1的另一端同时与电容C2的负极、电阻R13的另一端和电源地连接。
具体实施方式三、本具体实施方式是具体实施方式一所述的一种电动汽车锂电池硬件保护电路的进一步限定，控制电路1采用单片机实现。
工作原理：单片机1通过I/O口循环输出控制信号，是的光耦继电器组2中任意相邻两个光耦继电器吸合，通过输出A+、A-两路电压信号，即为锂电池组5中任意一节电池的电压，并与电压检测电路4中的电阻分压器相连，电池的电压通过电阻分压器分成两个电压点，所述的两个电压点分别通过滞回比较器U1、U2与预设定的基准源电压进行比较，将电池电压限定在某两个预设的电压值以内，若电池电压超出范围，则滞回比较器的输出端，会变为低电平，从而使得光耦隔离器T1导通，再经过后级电阻R12与电容C1、电容C2组成的延时滤波电路后，向单片机输出高电平信号，二极管D2为电容C2加速放电，单片机1通过I/O口接收到高电平后，判断为锂电池组5中有电池处于异常工作，单片机1通过I/O口控制总回路继电器，从而切断锂电池组5回路，确保电动汽车锂电池组安全。
光耦继电器输入端一端与地相连，另一端与单片机I/O口相连，输出端一端与电池的一端相连，另一端与电压检测电路相连，单片机通过输出I/O口控制信号，控制光耦继电器的通断；
所述电压检测电路通过所述光耦继电器连接至不同电池的两端，检测出电池电压所处的范围，从而输出相应的信号经过光耦隔离器经过延时滤波电路后输入到单片机I/O口。
进一步，所述电压检测电路包括分压电阻,述说的分压电阻与光耦继电器输出的电池电压相连，将电池电压分为两个电压值，并与后级的两路滞回比较器相连；所述的两路滞回比较器输出端相连，输入端对两个电压值分别与基准源电压比较，第一个电压接在第一路滞回比较器的通向输入端，若比基准源电压大则比较器输出高电平，若比基准源电压小则比较器输出低电平，第二个电压接在第二路滞回比较器的反相输入端，若比基准源电压大则比较器输出低电平，若基准源电压小则输出高电平，两路滞回比较器的输出端与光耦隔离器的负极输入端相连；所述光耦隔离器的输出一端与电源相连，另一端与延时滤波网络相连；所述延时滤波网络与单片机I/O口相连。
总回路继电器与单片机的控制I/O口相连，接受单片机的控制指令，从而控制总回路的通断。
Claims (3)
1.一种电动汽车锂电池硬件保护电路，其特征是：它包括控制电路(1)、光耦继电器组(2)、总回路继电器(3)和电压检测电路(4)；
控制电路(1)的第一控制信号输出端与光耦继电器组(2)的控制信号输入端连接；用于控制光耦继电器组(2)中任意相邻两个光耦继电器导通；光耦继电器组(2)中包括2N个光耦继电器；电动汽车锂电池组(5)包括N个锂电池单体，所述N个锂电池单体之间串联连接；N为正整数；总回路继电器(3)与N个锂电池单体之间串联连接；
光耦继电器组(2)中，按由上至下的顺序，位于第2n+1位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的正极连接；位于第2n+1位置的光耦继电器的另一端均接入第一输出线A+；
位于第2n+2位置的光耦继电器的一端分别与一个锂电池单体的负极连接；位于第2n+2位置的光耦继电器的另一端均接入第二输出线A-；
控制电路(1)的第二控制信号输出端与总回路继电器(3)的控制信号输入端连接，电压检测电路(4)的两个检测端分别接入第一输出线A+和第二输出线A-；
电压检测电路(4)的电压检测信号输出端与控制电路(1)的电压检测信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车锂电池硬件保护电路，其特征在于：电压检测电路(4)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、基准源、滞回比较器U1、滞回比较器U2、光耦隔离器T1、二极管D1、电容C1和电容C2；
电阻R1的一端接入第一输出线A+；电阻R3的一端接入第一输出线A-；
电阻R1的另一端同时与电阻R2的一端和电阻R4的一端连接；电阻R2的另一端同时与电阻R3的另一端和电阻R5的一端连接；
电阻R4的另一端同时与电阻R8的一端和滞回比较器U1的正向输入端连接；
运算放大器U1的反向输入端与电阻R6的一端连接；
电阻R6的另一端与基准源的第一输出端连接；
基准源的第二输出端与电阻R7的一端连接；所述电阻R7的另一端同时与电阻R9的一端和滞回比较器U2的反向输入端连接；
滞回比较器U2的正向输入端与电阻R5的另一端连接；
电阻R8的另一端同时与电阻R10的一端、滞回比较器U1的输出端、电阻R9的另一端、滞回比较器U2的输出端和光耦隔离器T1的一个输入端连接；
所述R10的另一端同时与电源VCC1和电阻R11的一端连接；
电阻R11的另一端与光耦隔离器T1的另一个输入端连接；
光耦隔离器T1的一个输出端与电源VCC2连接；
光耦隔离器T1的另一个输出端同时与电阻R12的一端、二极管D1的阴极和电阻R13连接；所述二极管D2的阳极同时与电阻R12的另一端电容C1的一端、电容C2的正极和控制电路(1)的电压检测信号输入端连接；
电容C1的另一端同时与电容C2的负极、电阻R13的另一端和电源地连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车锂电池硬件保护电路，其特征在于：控制电路(1)采用单片机实现。
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| CN201520311351.4U CN204538671U (zh) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | 一种电动汽车锂电池硬件保护电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106786399A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 合肥同智机电控制技术有限公司 | 一种蓄电池欠压自动关断锁定电路 |
| CN110808729A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-02-18 | 贵州天义电器有限责任公司 | 一种新型高精度电压比较电路 |
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| CN110808729A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-02-18 | 贵州天义电器有限责任公司 | 一种新型高精度电压比较电路 |
| CN110808729B (zh) * | 2019-10-10 | 2023-06-16 | 贵州天义电器有限责任公司 | 一种高精度电压比较电路 |
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