CN211556939U - 一种电池组用平衡保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种电池组用平衡保护电路，包括MCU、充电MOSFET、放电MOSFET，以及与电芯数量相同的旁路电路，旁路电路与电芯一一对应并呈并联连接，所有旁路电路相串联后连接至充电MOSFET与放电MOSFET相并联后的输出端，MCU的信号输入端与每个旁路电路分别连接，MCU的信号输出端与充电MOSFET和放电MOSFET分别连接。本实用新型能对电池组中的串联的每一个电芯的充电电压进行监控，并平衡电池组中串联的各电芯电压，使每次充电都能保持同等电压时才关闭充电，从而避免了串联电池因个体参数差异而在不停充放电循环中造成的差异越来越大，最后导致电芯损坏或形成安全隐患。因此，本实用新型能最大程度提高电池匹配性，有效发挥了电池的循环使用寿命，且降低了使用成本，提高了电池使用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池保护电路设计领域，具体涉及一种电池组用平衡保护电路。
背景技术
目前，很多电子设备都采用串联多节电池(充电锂电池)的电池组进行供电，由于电池串联对该组电池参数要求较高，且越多节串联，对电池的一致性要求也就越高。目前电池串联保护电路一般过于简单，且只通过检测串联充电锂电池两端电压来对电池进行监控，而当两端电压达到设定值后则关闭充电电路，无法对单个电池进行监控，从而无法调节电池间参数差异，而多次冲放电后则会导致电池参数差异越来越大，因此，目前的电池串联保护电路加剧了其中某个电池单体的参数差异，无法发挥电池正常循环寿命，进而严重影响了电池串联后的使用性能。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种电池组用平衡保护电路，以解决现有电池串联保护电路加剧了其中某个电池单体的参数差异，无法发挥电池正常循环寿命，进而严重影响了电池串联后的使用性能的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池组用平衡保护电路，该电池组由多个电芯串联组成，该电池组用平衡保护电路包括MCU、充电MOSFET、放电MOSFET，以及与电芯数量相同的旁路电路，旁路电路与电芯一一对应并呈并联连接，所有旁路电路相串联后连接至充电MOSFET与放电MOSFET相并联后的输出端，所述MCU的信号输入端与每个旁路电路分别连接，MCU的信号输出端与充电MOSFET和放电MOSFET分别连接。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述MCU的内部电路分为四级电路，具体包括：
一级电路，由电压控制器、过电流比较器和负载电压检测器组成；
二级电路，由过充电比较器、过放电比较器和开路检测器组成；
三级电路，由主控制模块、工作模式控制模块、平衡控制模块、3-5个单元选择控制模块、保护控制模块和延时控制模块组成；以及
四级电路，由过温/低温比较器、3-5个单元配置模块、充电/放电/电流延时控制模块，过放/过充延时设置模块、基准电位模块和MOSFET驱动模块组成。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述电压控制器与所有旁路电路连接以接收对应的电压检测信号，二级电路中的充电比较器、过放电比较器和开路检测器分别与电压控制器连接。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述主控制模块与过温/低温比较器连接，保护控制模块与过电流比较器和基准电位模块分别连接，延时控制模块与负载电压检测器和MOSFET驱动模块分别连接，工作模式控制模块与过充电比较器和单元配置模块分别连接，平衡控制模块与过放电比较器和充电/放电/电流延时控制模块分别连接，单元选择控制模块与开路检测器和过放/过充延时设置模块分别连接。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述过温/低温比较器连接有用于检测电池组温度的热敏电阻器件。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述电池组由三个电芯串联而成，所述旁路电路的数量相应为三个。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述电池组用平衡保护电路放置于电池组的侧面或者顶端。
本实用新型的电池组用平衡保护电路，应用于电器设备中，其通过采用上述技术方案，使得其能对电池组中的串联的每一个电芯的充电电压进行监控，并平衡电池组中串联的各电芯电压，使每次充电都能保持同等电压时才关闭充电，从而避免了串联电池因个体参数差异而在不停充放电循环中造成的差异越来越大，最后导致电芯损坏或形成安全隐患。因此，本实用新型的平衡保护电路能最大程度提高电池匹配性，有效发挥了电池的循环使用寿命，且降低了使用成本，提高了电池使用效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型电池组用平衡保护电路提供的一实例的结构框图。
本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面对本实用新型中的名词进行以下解释：
旁路电路，也叫做分流电路，所谓旁路，就是在主线的旁边，并接一条分支，用以分流主线的电流。
如图1所示的电池组用平衡保护电路，在该实施例中，由三个电芯串联组成11.1V的电池组，三个电芯依次记作电芯A、电芯B和电芯C，这里的电芯指充电锂电芯或其它类型的充电电芯，电池组的输出/输入公共端为P+和P，即P+为连接电池组的输出或充电器正极，P-为连接电池组的输出或充电器负极。
本实用新型的电池组用平衡保护电路，包括MCU、充电MOSFET、放电MOSFET，以及与电芯数量相同的旁路电路，三个旁路电路分别记作旁路电路A、旁路电路B和旁路电路C，旁路电路与电芯一一对应并呈并联连接，所有旁路电路相串联后连接至充电MOSFET与放电MOSFET相并联后的输出端，所述MCU的信号输入端与每个旁路电路分别连接，MCU的信号输出端与充电MOSFET和放电MOSFET分别连接。
本专利中的旁路电路是用于对流经电芯的电流进行分流，并通过控制旁路电路的工作状态来控制减少流经电芯的电流大小。MCU可通过对旁路电路检测对应的电芯电压，并通过预处理判断后，根据电池组的充放电工作状态，发送相应的控制信号给充电MOSFET或放电MOSFET，由充电MOSFET和放电MOSFET动作进而控制旁路电路工作。
具体实施中，所述MCU的内部电路分为四级电路，具体包括：
一级电路，由电压控制器、过电流比较器和负载电压检测器组成；
二级电路，由过充电比较器、过放电比较器和开路检测器组成；
三级电路，由主控制模块、工作模式控制模块、平衡控制模块、3-5个单元选择控制模块、保护控制模块和延时控制模块组成；以及
四级电路，由过温/低温比较器、3-5个单元配置模块、充电/放电/电流延时控制模块，过放/过充延时设置模块、基准电位模块和MOSFET驱动模块组成。
所述电压控制器与所有旁路电路连接以接收对应的电压检测信号，二级电路中的充电比较器、过放电比较器和开路检测器分别与电压控制器连接。
所述主控制模块与过温/低温比较器连接，保护控制模块与过电流比较器和基准电位模块分别连接，延时控制模块与负载电压检测器和MOSFET驱动模块分别连接，工作模式控制模块与过充电比较器和单元配置模块分别连接，平衡控制模块与过放电比较器和充电/放电/电流延时控制模块分别连接，单元选择控制模块与开路检测器和过放/过充延时设置模块分别连接。
本实施例的电池组用平衡保护电路放置于电池组的侧面或者顶端，具有占用空间小的有益效果。
具体实施中，所述过温/低温比较器连接有用于检测电池组温度的热敏电阻器件。
本实用新型的工作原理如下：
旁路电路、充电MOSFET和放电MOSFET组成整个MCU的外围电路，MCU的内部电路检测外围的工作状况并控制外围电路进行工作。
当电池组在充电状态时，MCU通过旁路电路检测每节电芯的电压，当出现某节电芯达到预设电压，而其它电芯尚未达到预设电压，此时需要MCU控制先达到预设电压的电芯两端的旁路电路工作，使部分电流分流不再通过该电芯，从而不会浪费电路充电功率，又最大限度降低了该电芯的过充现象。
由于串联电芯在配组时，电池组中电芯内阻和电压差异都会很小，所以旁路电路电流都会比较小，一般在30-50MA之间就足够了，为了使MCU能精确控制调节电芯充电电压，所以电流在30-50MA由MCU控制可调，以避免电压及内阻差异累积而导致电芯损坏。充电MOSFET和放电MOSFET也受控于MCU，充电MOSFET和放电MOSFET相并联后串接于电池的充电和放电回路中，MCU通过检测电池组输出端电位变化，从而控制充电MOSFET工作，接通充电工作回路进行充电，或者控制放电MOSFET工作，接通放电工作线路进行放电，从而控制了电池组的输出或输入。
本实用新型的电池组用平衡保护电路，应用于电器设备中，特别是小型电器设备，可精巧安全地放置于电池组的侧面或者顶端，占用空间小，电池组在充放电过程中，其能对电池组中的串联的每一个电芯的充电电压进行监控，并平衡电池组中串联的各电芯电压，使每次充电都能保持同等电压时才关闭充电，从而避免了串联电池因个体参数差异而在不停充放电循环中造成的差异越来越大，最后导致电芯损坏或形成安全隐患。因此，本实用新型的平衡保护电路能最大程度提高电池匹配性，有效发挥了电池的循环使用寿命，且降低了使用成本，提高了电池使用效率。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (7)
1.一种电池组用平衡保护电路，该电池组由多个电芯串联组成，其特征在于，包括MCU、充电MOSFET、放电MOSFET，以及与电芯数量相同的旁路电路，旁路电路与电芯一一对应并呈并联连接，所有旁路电路相串联后连接至充电MOSFET与放电MOSFET相并联后的输出端，所述MCU的信号输入端与每个旁路电路分别连接，MCU的信号输出端与充电MOSFET和放电MOSFET分别连接。
2.根据权利要求1所述的电池组用平衡保护电路，其特征在于，所述MCU的内部电路分为四级电路，具体包括：
一级电路，由电压控制器、过电流比较器和负载电压检测器组成；
二级电路，由过充电比较器、过放电比较器和开路检测器组成；
三级电路，由主控制模块、工作模式控制模块、平衡控制模块、3-5个单元选择控制模块、保护控制模块和延时控制模块组成；以及
四级电路，由过温/低温比较器、3-5个单元配置模块、充电/放电/电流延时控制模块，过放/过充延时设置模块、基准电位模块和MOSFET驱动模块组成。
3.根据权利要求2所述的电池组用平衡保护电路，其特征在于，所述电压控制器与所有旁路电路连接以接收对应的电压检测信号，二级电路中的充电比较器、过放电比较器和开路检测器分别与电压控制器连接。
4.根据权利要求2所述的电池组用平衡保护电路，其特征在于，所述主控制模块与过温/低温比较器连接，保护控制模块与过电流比较器和基准电位模块分别连接，延时控制模块与负载电压检测器和MOSFET驱动模块分别连接，工作模式控制模块与过充电比较器和单元配置模块分别连接，平衡控制模块与过放电比较器和充电/放电/电流延时控制模块分别连接，单元选择控制模块与开路检测器和过放/过充延时设置模块分别连接。
5.根据权利要求2所述的电池组用平衡保护电路，其特征在于，所述过温/低温比较器连接有用于检测电池组温度的热敏电阻器件。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电池组用平衡保护电路，其特征在于，所述电池组由三个电芯串联而成，所述旁路电路的数量相应为三个。
7.根据权利要求6所述的电池组用平衡保护电路，其特征在于，所述电池组用平衡保护电路放置于电池组的侧面或者顶端。
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|---|---|---|---|
| CN202020471151.6U CN211556939U (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种电池组用平衡保护电路 |
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| CN202020471151.6U CN211556939U (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种电池组用平衡保护电路 |
Publications (1)
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| CN202020471151.6U Active CN211556939U (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种电池组用平衡保护电路 |
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| CN (1) | CN211556939U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115037007A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-09 | 新盛力科技股份有限公司 | 电池设备的放电平衡方法 |
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2020
- 2020-04-02 CN CN202020471151.6U patent/CN211556939U/zh active Active
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