CN2922241Y - 车用锂离子蓄电池均衡保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种车用锂离子蓄电池均衡保护电路，包括与各单体电池相连的均衡模块和选址采样模块及为整个均衡保护电路提供工作电源的电源模块，选址采样模块、均衡模块分别与单片机处理模块相连，电源模块与充电器输入接口相连，单片机处理模块内存贮有工作程序。各单体电池上还连接有电压检测模块，电压检测模块上连接有过充保护与门和过放保护与门，过充保护与门经充电保护模块与开关电路模块相连，过放保护与门经放电保护模块与另一开关电路模块相连，两开关电路模块与电池组、电压输出接口构成串联电路。本实用新型既具有电池均衡功能又具有过压、过流等保护功能，延长电池使用寿命，确保电池使用的安全性。

Description

车用锂离子蓄电池均衡保护电路
技术领域
本实用新型涉及车用蓄电池，尤其涉及一种车用锂离子蓄电池均衡保护电路。
背景技术
电动自行车用锂离子蓄电池也组一般采用7～14个单体电池串联组成24V～48V的直流电源。跟已经使用了100多年历史的铅酸蓄电池相比，锂离子动力电池目前技术不是特别成热，由多个锂离子蓄电池串联成组使用时，由于单体电池的容量、放电特性等参数的一致性较差，会出现单体电池电压不均衡，经过多次充放电循环后，各单体电池差异性增大，直接影响电池的使用寿命与安全。为了解决这一问题，必须对锂离子蓄电池组采用均衡保护技术。
发明内容
本实用新型主要是解决车用锂离子蓄电池组经多次充放电后，各单体电池差异性增大，影响电池的使用寿命与安全的技术问题；提供一种经多次充放电后也不会增大各单体电池间的差异性，确保各单体电池的一致，延长电池使用寿命、确保电池使用的安全性的车用锂离子蓄电池均衡保护电路。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括与各单体电池相连的均衡模块和选址采样模块及为整个均衡保护电路提供工作电源的电源模块，所述的选址采样模块、均衡模块分别与单片机处理模块相连，所述的电源模块与充电器输入接口相连，所述的单片机处理模块内存贮有工作程序。单片机处理模块发送信号给选址采样模块，由选址采样模块发出滚动信号轮流选通各单体电池，并采样被选通的单体电池的电压送给单片机处理模块，单片机处理模块将接收到的数据与内部存贮的电池电压标准值比较，如高出标准值，则发出控制信号启动连接于该单体电池上的均衡模块，使该单体本电池放电，回到标准值。单片机处理模块一旦发现该单体电池电压降到标准值后，就关断对均衡模块的启动单体电池不再放电。从而使各单体电池保持一致，延长电池使用寿命，确保电池使用的安全性。另一方面，确保均衡保护电路只有在充电时工作。
作为优选，所述的均衡模块包括三极管及连接在三极管的发射极上的电阻，三极管的集电极接单体电池的正极，电阻的另一头接单体电池也的负极，三极管的基极与所述的单片机处理模块相连。当单片机处理模块发现某单体电池的电压高出标准值时，发出高电平给三极管的基极，使三极管导通，接通单体电池、三极管、电阻组成的回路，从而实现该单体电池向电阻放电。当单体电池电压回标准值时，单片机处理模块发出低电平给三极管的基极，三极管不导通，单体电池停止放电。
作为优选，所述的车用锂离子蓄电池均衡保护电路还包括与各单体电池相连的电压检测模块，所述的电压检测模块上连接有过充保护与门和过放保护与门，所述的过充保护与门经充电保护模块与开关电路模块相连，所述的过放保护与门经放电保护模块与另一开关电路模块相连，两开关电路模块与电池组、电压输出接口勾成串联电路。电压检测模块可以设定单体电池的正常电压范围，如果检测到的单体电池的电压超过设定值，发出过压信号给过充保护与门，再通过充电保护模块控制与之相连的开关电路模块使之处于关断状态；如果检测到的单体电池的电压低于设定值，则发出欠压信号给过放保护与门，再通过放电保护模块控制与之相连的开关电路模块使之处于关断状态。实现了只要有一个单体电池不在设定范围内，均会断开寸电压输出接口的连接，关断供电。
作为优选，所述的两开关电路模块、电池组、电压输出接口构成的串联电路中还串联有电流采样模块，所述的电流采样模块与所述的单片机处理模块相连，所述的单片机处理模块再与所述的过放保护与门相连。电流采样模块采集供电回路的电流值后输送给单片机处理模块，单片机处理模块与内部存贮的标准电流值比较，如过流则发出信号给过放保护与门，再经放电保护模块控制与之相连的开关电路模块使其处于关断状态，关断供电。
作为优选，所述的开关电路模块包括场效应管及与场效应管的漏极、源极相连的二极管，所述的充电保护模块、放电保护模块分别与场效应管的栅极相连。充电保护模块、放电保护模块发出控制信号给场效应管的栅极，使场效应管处于导通或关断状态，实现供电或停止供电。
本实用新型的有益效果是：实现均衡策略：只对电池充电过程进行均衡，放电过程不进行均衡；充电均衡过程中，采用对电压较高的单体电池进行小电流放电，放电能耗由功率电阻发热释放。实现保护策略：充电时，具有单体电池的电压过高保护、总电压过高保护、充电流限流保护；放电时，具有单体电池过放保护、总电压过低保护、短路保护、过流保护。
附图说明
图1是本实用新型中单体电池均衡部分的电路连接框图。
图2是本实用新型中保护部分的电路连接框图。
图3是本实用新型中均衡模块的一种电路原理图。
图4是本实用新型中开关电路模块的一种电路原理图。
图中1.电压检测模块，2.电源模块，3.过充保护与门，4.充电保护模块，5.开关电路模块，6.过放保护与门，7.放电保护模块，8.开关电路模块，9.单片机处理模块，10.电流采样模块，11.均衡模块，12.选址采样模块，13.单体电池，14.电压输出接口，15.充电器输入接口。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例的车用锂离子蓄电池均衡保护电路，由均衡、保护两部分电路构成。如图1所示，各单体电池13上连接有均衡模块11和选址采样模块12，选址采样模块12、均衡模块11分别与单片机处理模块9相连，单片机处理模块9内存贮有工作程序。本实施例的均衡模块11包括三极管及连接在三极管的发射极上的电阻，如图3所示，三极管的集电极接单体电池的正极，电阻的另一头接单体电池的负极，三极管的基极与单片机处理模块9相连。上述电路构成均衡电路。如图2所示，各单体电池13上还连接有电压检测模块1，电压检测模块1再与过充保护与门3、过放保护与门6相连，过充保护与门3经充电保护模块4与开关电路模块5相连，过放保护与门6经放电保护模块7与另一开关电路模块8相连，过放保护与门6还与单片机处理模块9相连，单片机处理模块9上还连接有电流采样模块10，电池组、开关电路模块5、开关电路模块8、电流采样模块10、电压输出接口14构成串联电路。如图4所示，本实施例的开关电路模块5、8包括场效应管及与场效应管的漏极、源极相连的极管，充电保护模块4、放电保护模块7各与场效应管的栅极相连。上述电路构成保护电路。为整个均衡保护电路提供工作电源的电源模块2与充电器输入接口15相连。
工作过程：充电器输入接口接上充电器，车用锂离子蓄电池均衡保护电路开始工作。
单片机处理模块发送信号给选址采样模块，由选址采样模块发出滚动信号轮流选通各单体电池，并采样被选通的单体电池的电压送给单片机处理模块，单片机处理模块将接收到的数据与内部存贮的电池电压标准值比较，如高出标准值，则发出高电平给三极管的基极，使三极管导通，接通单体电池、三极管、电阻组成的回路，从而实现该单体电池向电阻放电；当单体电池电压回到标准值时，单片机处理模块发出低电平给三极管的基极，三极管不导通，单体电池停止放电。确保各单体电池保持一致，延长电池使用寿命。
电压检测模块可以设定单体电池的正常电压范围，如果检测到的单体电池的电压超过设定值，发出过压信号给过充保护与门，再通过充电保护模块控制与之相连的场效应管使之处于关断状怠；如果检测到的单体电池的电压低于设定值，则发出欠压信号给过放保护与门，再通过放电保护模块控制与之相连的场效应管使之处于关断状态。电流采样模块采集供电回路的电流值后输送给单片机处理模块，单片机处理模块与内部存贮的标准电流值比较，如过流则发出信号给过放保护与门 ，再经放电保护模块控制与之相连的场效应管使其处于关断状怠。过压、欠压、过流、短路情况中只要有一种存在，均会使电池组、开关电路模块、电流采样模块、电压输出接口构成的串联电路断路，关断电压输出电，停止供电。

Claims (6)

1.一种车用锂离子蓄电池均衡保护电路，其特征在于包括与各单体电池(13)相连的均衡模块(11)和选址采样模块(12)及为整个均衡保护电路提供工作电源的电源模块(2)，所述的选址采样模块(12)、均衡模块(11)分别与单片机处理模块(9)相连，所述的电源模块(2)与充电器输入接口(15)相连，所述的单片机处理模块(9)内存贮有工作程序。
2.根据权利要求1所述的车用锂离子蓄电池均衡保护电路，其特征在于所述的均衡模块(11)包括三极管及连接在三极管的发射极上的电阻，三极管的集电极接单体电池的正极，电阻的另一头接单体电池的负极，三极管的基极与所述的单片机处理模块(9)相连。
3.根据权利要求1或2所述的车用锂离子蓄电池均衡保护电路，其特征在于还包括与各单体电池(13)相连的电压检测模块(1)，所述的电压检测模块(1)上连接有过充保护与门(3)和过放保护与门(6)，所述的过充保护与门(3)经充电保护模块(4)与开关电路模块(5)相连，所述的过放保护与门(6)经放电保护模块(7)与另一开关电路模块(8)相连，两开关电路模块(5、8)与电池组、电压输出接口(14)构成串联电路。
4.根据权利要求3所述的车用锂离子蓄电池均衡保护电路，其特征在于所述的两开关电路模块(5、8)、电池组、电压输出接口(14)构成的串联电路中还串联有电流采样模块(10)，所述的电流采样模块(10)与所述的单片机处理模块(9)相连，所述的单片机处理模块(9)再与所述的过放保护与门(6)相连。
5.根据权利要求3所述的车用锂离子蓄电池均衡保护电路，其特征在于所述的开关电路模块(5、8)包括场效应管及与场效应管的漏极、源极相连的二极管，所述的充电保护模块(4)、放电保护模块(7)分别与场效应管的栅极相连。
6.根据权利要求4所述的车用锂离子蓄电池均衡保护电路，其特征在于所述的开关电路模块(5、8)包括场效应管及与场效应管的漏极、源极相连的二极管，所述的充电保护模块(4)、放电保护模块(7)分别与场效应管的栅极相连。
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