CN213990128U - 一种并联电池短路的智能保护电路 - Google Patents

一种并联电池短路的智能保护电路 Download PDF

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张宇驰
陈义
陈清桥
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Hunan Huayu New Energy Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种并联电池短路的智能保护电路，电池组包括多个并联的电池；智能保护电路包括电池短路保护开关电路、电压采样电路以及CPU处理电路，通过与CPU处理电路的单片机连接的电压采样电路采集电池组P的两端电压，准确测量电池电压，并对电池电压变化及时检测，一旦发现电池短路，输出低压电平关断与电池组P串联的电池短路保护开关电路。可以解决当并联的电池其中一节短路时，保护其它正常的电池不受短路影响，导致进一步造成电池损坏及发热，燃烧等现象，进而带来其它更严重的问题。

Description

一种并联电池短路的智能保护电路
技术领域
本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其是涉及一种并联锂电池内短路的智能保护电路。
背景技术
动力电池是一种新型节能环保电池，被广泛应用于各领域，比如新能源汽车上，但是，当电池并联使用时，一旦某节电池出现内短路时，则会导致与短路电池并联的其它电池也会出现短路的情况。
目前电池内短路没有特别好的办法，一般是通过加保险丝或在电池工艺上进行处理，有一定的应用局限性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种并联电池短路的智能保护电路，以解决现有的动力电池的并联电池短路保护的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种并联电池短路的智能保护电路，电池组包括多个并联的电池；智能保护电路包括电池短路保护开关电路，电压采样电路，以及CPU处理电路；其中，所述电池短路保护开关电路，包括与所述电池一一对应设置的MOS管，电池的负极分别对应连接MOS管的栅极，MOS管的漏极相互并联；MOS管的源极分别通过电阻对应的连接到电池的正极；
所述CPU处理电路包括单片机和与所述MOS管一一对应设置的光耦，单片机包括用于接收AD采样输入信号的采样引脚、以及作为控制信号输出的输出引脚连接所述光耦的电流控制端；
所述电压采样电路包括多个与所述电池一一对应设置的集成放大电阻的 AD629芯片，所述芯片的1脚、4脚和5脚接地，7脚接供电电源，输出端分别接到所述单片机的所述采样引脚。
进一步地，所述MOS管导通电压不大于2.5V。
进一步地，所述电池短路保护开关电路包括三个MOS管Q1、Q2、Q3；电池的个数为三个，电池的负极分别连接所述MOS管Q1、Q2、Q3的栅极；所述 MOS管Q1、Q2、Q3的漏极相互并联，MOS管Q1、Q2、Q3的漏极连接到负载的负极；所述MOS管Q1、Q2、Q3的源极分别通过电阻对应的连接到电池的正极。
进一步地，所述单片机的9脚接地，端脚12接电源VCC,端脚11通过电阻串接到电源VCC,端脚13通过电阻连接到所述9脚，5脚，6脚，7脚作为所述采样引脚；3脚作为控制信号输出的所述输出引脚。
本实用新型提供的一种自驱动智能保护电路，其可以解决当并联的电池其中一节短路时，保护其它正常的电池不受短路影响，导致进一步造成电池损坏及发热，燃烧等现象，进而带来其它更严重的问题。通过到CPU处理电路的单片机连接的电压采样电路采集电池组P的两端电压，准确测量电池电压，并对电池电压变化及时检测，一旦发现电池短路，输出低压电平关断与电池组P串联的电池短路保护开关电路。具体的，当电池组P正常工作时，利用电池组P的电压提供给MOS管的栅极，自驱动MOS管，且MOS管处于开通状态，电池通过供电；一旦某节电池中任意一个或多个出现短路现象时，该故障电池电压变为0，对应的MOS管工作电压也会消失，对应的光耦将关闭，则与短路电池并联的电池出现外部短路现象，电压降低，那么与之串联的光耦也会瞬时关闭，截断短路通道，同时CPU处理电路的单片机连接的电压采样电路检测到电池电压变为0或过低后，判断短路故障发生，将产生一个电平信号，通过光耦传输信号彻底的将MOS管。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型的电路模块图；
图2为本实用新型的电路原理图。
本实用新型目的的实现、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
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
请参阅图1-图2所示，在本实用新型提供的一实施例中以3路电池并联应用，实现电池内部短路保护电路为例来说明本实用新型的电路原理。电池组P 包括电池P1、P2、P3。
智能保护电路100包括电池短路保护开关电路10，电压采样电路20，以及 CPU处理电路30。
所述电池短路保护开关电路10，包括三个MOS管Q1、Q2、Q3。电池P1、 P2、P3的负极分别连接MOS管Q1、Q2、Q3的栅极；MOS管Q1、Q2、Q3的漏极相互并联，MOS管Q1、Q2、Q3的漏极可以连接到负载的负极；MOS管Q1、 Q2、Q3的源极分别通过电阻R8、R7、R6对应的连接到电池P1、P2、P3的正极。
其中，MOS管Q1、Q2、Q3要求在2.5V以上时能够正常打开，即导通电压不大于2.5V。
所述CPU处理电路30包括单片机U1和光耦OC1、OC2、OC3。
其中，单片机U1的9脚接地，端脚12接电源VCC(即与外部供电电源5V 连接),端脚11通过电阻R1串接到电源VCC,端脚13通过电阻R2连接到VSS即9 脚。此处调整R2的阻值，可以实现控制CPU的振荡频率的作用。
其中，单片机U1的5脚，6脚，7脚作为AD采样输入信号；3脚作为控制信号输出，连接光耦OC1、OC2、OC3的电流控制端(即光耦OC1、OC2、OC3 的2脚)，光耦OC1、OC2、OC3的电流控制端随着电平信号的改变，从而实现关断信号的输出。
同时电池P1、P2、P3的正负极分别并联的连接光耦OC1、OC2、OC3的电源端子连接。
可以理解的是，所述CPU处理电路30还包括光耦(图未标示)及外围电阻电容器件(图未标示)。
所述电压采样电路20用于实现对电池电压差动采样功能，电压采样电路 20包括芯片U2、U3、U4。其中，芯片U2、U3、U4为集成放大电阻的AD629, 这是一种具有很大共模输入电压范围的差分放大器电路，该放大器共8个引脚，1脚和4脚，5脚接地，7脚接供电电源5V，差分放大电路放大1倍，输出端分别接到CPU处理电路30的单片机U1的5脚，6脚，7脚。
进一步地，在光耦OC1、OC2、OC3的源极与负载还分别串联有上拉电阻R3、R4、R5。
具体的，在本实用新型的具体实例中，通过到CPU处理电路30的单片机 U1连接的电压采样电路20采集电池组P的两端电压，准确测量电池电压，并对电池电压变化及时检测，一旦发现电池短路，输出低压电平关断与电池组P串联的电池短路保护开关电路10。具体的，当电池组P正常工作时，利用电池组 P的电压提供给MOS管Q1、Q2、Q3的栅极，自驱动MOS管Q1、Q2、Q3，且 MOS管Q1、Q2、Q3处于开通状态，电池通过Q1、Q2、Q3供电；一旦某节电池(P1、P2、P3)中任意一个或多个出现短路现象时，该故障电池电压变为0，对应的MOS管工作电压也会消失，对应的光耦将关闭，则与短路电池并联的电池出现外部短路现象，电压降低，那么与之串联的光耦也会瞬时关闭，截断短路通道，同时CPU处理电路30的单片机U1连接的电压采样电路20检测到电池电压变为0或过低后，判断短路故障发生，将产生一个电平信号，通过光耦OC1、OC2、OC3传输信号彻底的将MOS管Q1、Q2、Q3。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种并联电池短路的智能保护电路，电池组包括多个并联的电池，其特征在于，包括电池短路保护开关电路，电压采样电路，以及CPU处理电路；其中，所述电池短路保护开关电路，包括与所述电池一一对应设置的MOS管，电池的负极分别对应连接MOS管的栅极，MOS管的漏极相互并联；MOS管的源极分别通过电阻对应的连接到电池的正极；
所述CPU处理电路包括单片机和与所述MOS管一一对应设置的光耦，单片机包括用于接收AD采样输入信号的采样引脚、以及作为控制信号输出的输出引脚连接所述光耦的电流控制端；
所述电压采样电路包括多个与所述电池一一对应设置的集成放大电阻的AD629芯片，所述芯片的1脚、4脚和5脚接地，7脚接供电电源，输出端分别接到所述单片机的所述采样引脚。
2.根据权利要求1所述的智能保护电路，其特征在于：所述MOS管导通电压不大于2.5V。
3.根据权利要求1所述的智能保护电路，其特征在于：所述电池短路保护开关电路包括三个MOS管Q1、Q2、Q3；电池的个数为三个，电池的负极分别连接所述MOS管Q1、Q2、Q3的栅极；所述MOS管Q1、Q2、Q3的漏极相互并联，MOS管Q1、Q2、Q3的漏极连接到负载的负极；所述MOS管Q1、Q2、Q3的源极分别通过电阻对应的连接到电池的正极。
4.根据权利要求3所述的智能保护电路，其特征在于：所述单片机的9脚接地，端脚12接电源VCC,端脚11通过电阻串接到电源VCC,端脚13通过电阻连接到所述9脚，5脚，6脚，7脚作为所述采样引脚；3脚作为控制信号输出的所述输出引脚。
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