CN205176172U - 一种锂离子电池组短路保护测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池组短路保护测试装置，包括控制器、串/并联组成的电池组以及与控制器的输出端相接的短路保护驱动电路和指示灯电路，控制器和电池组之间接有降压电路和电池组短路保护单元，电池组短路保护单元包括用于锂离子电池组短路关断的短路保护电路和与短路保护电路的输出端相接且用于采集锂离子电池组短路电流数据的电流采集电路，短路保护驱动电路的输出端和电池组的输出端均与短路保护电路的输入端相接，电流采集电路的输出端与控制器的输入端相接，本实用新型设计新颖，结构简单，可通过锂离子电池组降压为控制器提供电源，同时具有测试锂离子电池组短路功能，根据采集的电池组短路电流控制短路保护电路，实用性强。

Description

一种锂离子电池组短路保护测试装置

技术领域

本实用新型属于电池组短路检测技术领域，具体涉及一种锂离子电池组短路保护测试装置。

背景技术

目前动力电池技术快速发展，动力电池不仅对单体电芯要求非常高，同时对于配合单体电芯工作的锂离子电池保护装置要求也非常高，锂离子电池保护装置主要功能包含锂离子电池过充保护、锂离子电池过充保护延时、锂离子电池过放保护、锂离子电池过放保护延时、锂离子电池过流保护、锂离子电池短路保护等等；其中，锂离子电池短路保护因其模拟短路电流要求非常高，通常在300A以上，一般的电路不能提供如此大的电流，现有技术方案一般通过大型电源实现测量短路的功能，但是这种电源价格非常高昂，不能得到普及，且这种设备体积会非常大，也不便于存储运输；如果锂离子电池保护装置短路功能存在缺陷，则用户在使用的时候由于其他原因导致电池输出正负极短接则有可能在瞬间导致电池组损坏，更严重的情况下会发生起火等现象。因此，现如今缺少一种结构简单、体积小、成本低、设计合理、响应快，能够快速实现电池组短路关断功能并及时灯光提醒的锂离子电池组短路保护测试装置，通过电池组自身电压输出转换为控制器提供电源，使用多个MOSFET场效应晶体管泄放短路电流，泄放的速度，可靠性高，使用安全稳定。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种锂离子电池组短路保护测试装置，其设计新颖合理，结构简单，可通过锂离子电池组降压为控制器提供电源，同时具有测试锂离子电池组短路功能，根据采集的电池组短路电流，通过控制器控制短路保护电路泄放短路电流，避免电池组被烧毁，通过指示灯提醒测试人员，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：包括控制器、电池组以及与所述控制器的输出端相接的短路保护驱动电路和指示灯电路，所述控制器和所述电池组之间接有降压电路和电池组短路保护单元，所述电池组短路保护单元包括用于锂离子电池组短路关断的短路保护电路和与所述短路保护电路的输出端相接且用于采集锂离子电池组短路电流数据的电流采集电路，所述短路保护驱动电路的输出端和电池组的输出端均与短路保护电路的输入端相接，所述电流采集电路的输出端与控制器的输入端相接；

所述降压电路包括开关二极管D1、三极管Q1、三极管Q2和电压转换芯片S-812C33AMC，所述开关二极管D1的阳极通过开关SW_ON1与电池组的正极B+相接，开关二极管D1的阴极分四路，第一路经电容C6与电池组的负极B-相接，第二路经电阻R1与三极管Q1的集电极相接，第三路经电阻R2与三极管Q2的集电极相接，第四路经电阻R3与三极管Q2的基极相接；三极管Q2的发射极与三极管Q1的基极相接，三极管Q1的发射极为12V电源输出端，电阻R3和三极管Q2的基极的连接端与稳压二极管Z1的阴极相接，所述电压转换芯片S-812C33AMC的VIN管脚与12V电源输出端相接，电压转换芯片S-812C33AMC的VSS管脚和稳压二极管Z1的阳极均与电池组的负极B-相接，电压转换芯片S-812C33AMC的VOUT管脚分两路，一路为3.3V电源输出端，另一路经并联的电容C1、电容C2和电容C3与电池组的负极B-相接。

上述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述控制器包括微控制器PIC16f690，所述微控制器PIC16f690的VDD管脚与3.3V电源输出端相接。

上述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述短路保护电路包括三极管Q4、三极管Q5、MOSFET管MD1、MOSFET管MD2、MOSFET管MD3、MOSFET管MD4、MOSFET管MD5、MOSFET管MD6、MOSFET管MD7、开关二极管D2和开关二极管D4，所述MOSFET管MD1的漏极、MOSFET管MD2的漏极、MOSFET管MD3的漏极、MOSFET管MD4的漏极、MOSFET管MD5的漏极、MOSFET管MD6的漏极和MOSFET管MD1的漏极均与电池组的正极B+相接，所述MOSFET管MD1的源极、MOSFET管MD2的源极、MOSFET管MD3的源极、MOSFET管MD4的源极、MOSFET管MD5的源极、MOSFET管MD6的源极和MOSFET管MD1的源极均与电池组的负极B-相接，所述MOSFET管MD1的栅极、MOSFET管MD2的栅极、MOSFET管MD3的栅极、MOSFET管MD4的栅极、MOSFET管MD5的栅极、MOSFET管MD6的栅极和MOSFET管MD7的栅极分别经电阻RD7、电阻RD1、电阻RD3、电阻RD5、电阻RD2、电阻RD4和电阻RD6与开关二极管D4的阳极和三极管Q5的发射极的连接端相接，开关二极管D4的阴极分两路，一路与三极管Q4的基极相接，另一路经电阻R5与三极管Q4的集电极、三极管Q5的集电极和开关二极管D2的阴极的连接端相接；极管Q5的基极与三极管Q4的发射极相接，开关二极管D2的阳极与12V电源输出端相接。

上述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述电流采集电路包括三极管Q3和三极管Q6，所述三极管Q3发射极经电阻RWL1与电池组的正极B+相接，三极管Q3的基极分两路，一路经并联的电容C11和电阻R4与三极管Q3的发射极和电阻RWL1的连接端相接，另一路经电阻R6接地；三极管Q3的集电极经电阻R8与三极管Q6的基极相接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经电阻R7与微控制器PIC16f690的第10管脚相接。

上述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述短路保护驱动电路包括三极管Q7和开关二极管D3，所述开关二极管D3的阳极与微控制器PIC16f690的第11管脚相接，开关二极管D3的阴极经并联的电阻R11和电容C13与电阻R12的一端相接，电阻R12的另一端与三极管Q7的基极相接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7集电极经电阻R10与开关二极管D4的阴极相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置降压电路，将电池组高电压数据转换为控制器可使用的低电压，电路简单，避免使用其他电源供电，装置简单，成本低，体积小，使用便于推广使用。

2、本实用新型通过设置短路保护电路，当电池组正常使用时，短路保护电路通过使用多个MOSFET管关断，电流采集电路未采集到短路电流，控制器无法驱动短路保护驱动电路，短路保护电路不工作；当电池组发生短路故障时，短路电流瞬间增大，电流采集电路采集到瞬间增大的短路电流，控制器驱动短路保护驱动电路，使短路保护电路工作，短路保护驱动电路同时触发多个MOSFET管，通过使用多个MOSFET管泄放短路大电流，速度快，可靠稳定，采用指示灯点亮或变色提醒测试人员电池组发生短路故障，及时排查故障，使用效果好。

3、本实用新型设计新颖合理，体积小，操作简单，显示直观，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，可通过锂离子电池组降压为控制器提供电源，同时具有测试锂离子电池组短路功能，根据采集的电池组短路电流，通过控制器控制短路保护电路泄放短路电流，避免电池组被烧毁，通过指示灯提醒测试人员，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型降压电路的电路原理图。

图3为本实用新型短路保护电路的电路原理图。

图4为本实用新型电流采集电路的电路原理图。

图5为本实用新型控制器和指示灯电路的电路连接关系示意图。

图6为本实用新型短路保护驱动电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—电池组；2—降压电路；3—短路保护电路；

4—电流采集电路；5—控制器；6—短路保护驱动电路；

7—指示灯电路。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括控制器5、电池组1以及与所述控制器5的输出端相接的短路保护驱动电路6和指示灯电路7，所述控制器5和所述电池组1之间接有降压电路2和电池组短路保护单元，所述电池组短路保护单元包括用于锂离子电池组短路关断的短路保护电路3和与所述短路保护电路3的输出端相接且用于采集锂离子电池组短路电流数据的电流采集电路4，所述短路保护驱动电路6的输出端和电池组1的输出端均与短路保护电路3的输入端相接，所述电流采集电路4的输出端与控制器5的输入端相接。

所述降压电路2包括开关二极管D1、三极管Q1、三极管Q2和电压转换芯片S-812C33AMC，所述开关二极管D1的阳极通过开关SW_ON1与电池组1的正极B+相接，开关二极管D1的阴极分四路，第一路经电容C6与电池组1的负极B-相接，第二路经电阻R1与三极管Q1的集电极相接，第三路经电阻R2与三极管Q2的集电极相接，第四路经电阻R3与三极管Q2的基极相接；三极管Q2的发射极与三极管Q1的基极相接，三极管Q1的发射极为12V电源输出端，电阻R3和三极管Q2的基极的连接端与稳压二极管Z1的阴极相接，所述电压转换芯片S-812C33AMC的VIN管脚与12V电源输出端相接，电压转换芯片S-812C33AMC的VSS管脚和稳压二极管Z1的阳极均与电池组1的负极B-相接，电压转换芯片S-812C33AMC的VOUT管脚分两路，一路为3.3V电源输出端，另一路经并联的电容C1、电容C2和电容C3与电池组1的负极B-相接。

如图5所示，本实施例中，所述控制器5包括微控制器PIC16f690，所述微控制器PIC16f690的VDD管脚与3.3V电源输出端相接。

实际接线中，微控制器PIC16f690的第9管脚通过电阻RL1和发光二极管LED1接地，微控制器PIC16f690的第8管脚通过电阻RL2和发光二极管LED2接地，微控制器PIC16f690的第7管脚通过电阻RL3和发光二极管LED3接地，微控制器PIC16f690的第6管脚通过电阻RL4和发光二极管LED4接地。

如图3所示，本实施例中，所述短路保护电路3包括三极管Q4、三极管Q5、MOSFET管MD1、MOSFET管MD2、MOSFET管MD3、MOSFET管MD4、MOSFET管MD5、MOSFET管MD6、MOSFET管MD7、开关二极管D2和开关二极管D4，所述MOSFET管MD1的漏极、MOSFET管MD2的漏极、MOSFET管MD3的漏极、MOSFET管MD4的漏极、MOSFET管MD5的漏极、MOSFET管MD6的漏极和MOSFET管MD1的漏极均与电池组1的正极B+相接，所述MOSFET管MD1的源极、MOSFET管MD2的源极、MOSFET管MD3的源极、MOSFET管MD4的源极、MOSFET管MD5的源极、MOSFET管MD6的源极和MOSFET管MD1的源极均与电池组1的负极B-相接，所述MOSFET管MD1的栅极、MOSFET管MD2的栅极、MOSFET管MD3的栅极、MOSFET管MD4的栅极、MOSFET管MD5的栅极、MOSFET管MD6的栅极和MOSFET管MD7的栅极分别经电阻RD7、电阻RD1、电阻RD3、电阻RD5、电阻RD2、电阻RD4和电阻RD6与开关二极管D4的阳极和三极管Q5的发射极的连接端相接，开关二极管D4的阴极分两路，一路与三极管Q4的基极相接，另一路经电阻R5与三极管Q4的集电极、三极管Q5的集电极和开关二极管D2的阴极的连接端相接；极管Q5的基极与三极管Q4的发射极相接，开关二极管D2的阳极与12V电源输出端相接。

如图4所示，本实施例中，所述电流采集电路4包括三极管Q3和三极管Q6，所述三极管Q3发射极经电阻RWL1与电池组1的正极B+相接，三极管Q3的基极分两路，一路经并联的电容C11和电阻R4与三极管Q3的发射极和电阻RWL1的连接端相接，另一路经电阻R6接地；三极管Q3的集电极经电阻R8与三极管Q6的基极相接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经电阻R7与微控制器PIC16f690的第10管脚相接。

如图6所示，本实施例中，所述短路保护驱动电路6包括三极管Q7和开关二极管D3，所述开关二极管D3的阳极与微控制器PIC16f690的第11管脚相接，开关二极管D3的阴极经并联的电阻R11和电容C13与电阻R12的一端相接，电阻R12的另一端与三极管Q7的基极相接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7集电极经电阻R10与开关二极管D4的阴极相接。

本实用新型使用时，通过多个锂离子电池的串/并联组成电池组1，由于多个锂离子电池串/并联组成电池组1电压值高，不能直接被控制器使用，因此，采用降压电路2对多个锂离子电池串/并联组成电池组1进行降压，当需要测试电池组1是否发生短路时，按下开关SW_ON1，降压电路2将电池组1的高压值转换为12V电源输出，并使用芯片S-812C33AMC将12V电源转换为3.3V电压供控制器5使用，短路保护电路3采用多个MOSFET管保护电池组1以及控制器5，防止电池组1发生短路时瞬间大电流对电池组1以及控制器5造成损坏，当电池组1正常使用时，短路保护电路3通过使用多个MOSFET管关断，电流采集电路4未采集到短路电流，控制器5无法驱动短路保护驱动电路6，短路保护电路3不工作；当电池组1发生短路故障时，短路电流瞬间增大，电流采集电路4采集到瞬间增大的短路电流，采集到瞬间电流高于电流阈值，控制器5驱动短路保护驱动电路6，使短路保护电路3工作，短路保护驱动电路6同时触发多个MOSFET管，通过使用多个MOSFET管泄放短路大电流，速度快，避免烧毁电池组1并损坏控制器5，同时，控制器5通过点亮或改变指示灯电路7中的指示灯提示测试者电池组短路，使用效果好。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：包括控制器(5)、电池组(1)以及与所述控制器(5)的输出端相接的短路保护驱动电路(6)和指示灯电路(7)，所述控制器(5)和所述电池组(1)之间接有降压电路(2)和电池组短路保护单元，所述电池组短路保护单元包括用于锂离子电池组短路关断的短路保护电路(3)和与所述短路保护电路(3)的输出端相接且用于采集锂离子电池组短路电流数据的电流采集电路(4)，所述短路保护驱动电路(6)的输出端和电池组(1)的输出端均与短路保护电路(3)的输入端相接，所述电流采集电路(4)的输出端与控制器(5)的输入端相接；

所述降压电路(2)包括开关二极管D1、三极管Q1、三极管Q2和电压转换芯片S-812C33AMC，所述开关二极管D1的阳极通过开关SW_ON1与电池组(1)的正极B+相接，开关二极管D1的阴极分四路，第一路经电容C6与电池组(1)的负极B-相接，第二路经电阻R1与三极管Q1的集电极相接，第三路经电阻R2与三极管Q2的集电极相接，第四路经电阻R3与三极管Q2的基极相接；三极管Q2的发射极与三极管Q1的基极相接，三极管Q1的发射极为12V电源输出端，电阻R3和三极管Q2的基极的连接端与稳压二极管Z1的阴极相接，所述电压转换芯片S-812C33AMC的VIN管脚与12V电源输出端相接，电压转换芯片S-812C33AMC的VSS管脚和稳压二极管Z1的阳极均与电池组(1)的负极B-相接，电压转换芯片S-812C33AMC的VOUT管脚分两路，一路为3.3V电源输出端，另一路经并联的电容C1、电容C2和电容C3与电池组(1)的负极B-相接。

2.按照权利要求1所述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述控制器(5)包括微控制器PIC16f690，所述微控制器PIC16f690的VDD管脚与3.3V电源输出端相接。

3.按照权利要求2所述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述短路保护电路(3)包括三极管Q4、三极管Q5、MOSFET管MD1、MOSFET管MD2、MOSFET管MD3、MOSFET管MD4、MOSFET管MD5、MOSFET管MD6、MOSFET管MD7、开关二极管D2和开关二极管D4，所述MOSFET管MD1的漏极、MOSFET管MD2的漏极、MOSFET管MD3的漏极、MOSFET管MD4的漏极、MOSFET管MD5的漏极、MOSFET管MD6的漏极和MOSFET管MD1的漏极均与电池组(1)的正极B+相接，所述MOSFET管MD1的源极、MOSFET管MD2的源极、MOSFET管MD3的源极、MOSFET管MD4的源极、MOSFET管MD5的源极、MOSFET管MD6的源极和MOSFET管MD1的源极均与电池组(1)的负极B-相接，所述MOSFET管MD1的栅极、MOSFET管MD2的栅极、MOSFET管MD3的栅极、MOSFET管MD4的栅极、MOSFET管MD5的栅极、MOSFET管MD6的栅极和MOSFET管MD7的栅极分别经电阻RD7、电阻RD1、电阻RD3、电阻RD5、电阻RD2、电阻RD4和电阻RD6与开关二极管D4的阳极和三极管Q5的发射极的连接端相接，开关二极管D4的阴极分两路，一路与三极管Q4的基极相接，另一路经电阻R5与三极管Q4的集电极、三极管Q5的集电极和开关二极管D2的阴极的连接端相接；极管Q5的基极与三极管Q4的发射极相接，开关二极管D2的阳极与12V电源输出端相接。

4.按照权利要求2所述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述电流采集电路(4)包括三极管Q3和三极管Q6，所述三极管Q3发射极经电阻RWL1与电池组(1)的正极B+相接，三极管Q3的基极分两路，一路经并联的电容C11和电阻R4与三极管Q3的发射极和电阻RWL1的连接端相接，另一路经电阻R6接地；三极管Q3的集电极经电阻R8与三极管Q6的基极相接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经电阻R7与微控制器PIC16f690的第10管脚相接。

5.按照权利要求3所述的一种锂离子电池组短路保护测试装置，其特征在于：所述短路保护驱动电路(6)包括三极管Q7和开关二极管D3，所述开关二极管D3的阳极与微控制器PIC16f690的第11管脚相接，开关二极管D3的阴极经并联的电阻R11和电容C13与电阻R12的一端相接，电阻R12的另一端与三极管Q7的基极相接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7集电极经电阻R10与开关二极管D4的阴极相接。