CN2924541Y - 多串大功率电池组过流保护值检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多串大功率电池组过流保护值检测装置，其特征在于装置壳体内设置的电路模块包括程控电源、电压表、电流表、隔离电阻、负载电阻及连接对应被测保护电路板设有的三个测量点组成；程控电源两端分别连接电压表、隔离电阻，隔离电阻另一端连接于被测电路板上的比较器，程控电源与电压表两者之间连接被测电路板上的参考点，电压表另一端连接电流取样点；对应电池组输出端串接电流表与负载电阻。该装置连接到被测电池组保护电路的测量点上，确定发生过流保护的外部测量电压数值；并且还可进行取样电阻阻值的测量；可安全准确地测量出电池组中保护电路模块过流保护动作电流值。其电路设计简单，性能安全可靠，应用广泛。

Description

多串大功率电池组过流保护值检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子测量和控制装置，特别涉及一种多串大功率电池组过流保护值检测装置。

背景技术

目前，多串大功率锂离子电池组通常由多只大容量锂离子电池串并联、电子保护电路模块以及封装壳体组成。其中，保护模块的作用是为了防止使用过程中可能发生的过度充电和过度放电，以及防止过电流放电或短路等异常情况造成对电池的伤害。因此，保护模块的性能正常稳定是非常重要的，必须检测它的各项性能参数，过流保护值是其中一项十分重要的性能参数。

可以采用实测方式测量过流保护值：在电池组输出端接入可控负载，调节负载使电流从零逐渐增大，同时监视电流变化，当电流突然变到零，说明发生过流保护。发生过流保护前的最大负载电流即为过流保护值。这种测试方式的特点是：锂离子电池要承受过流保护较大的放电电流，一般情况下，过流保护值要大于2倍率的电流。另一方面，测量需要能满足过流保护电流时的相当大功率的程控电子负载，因此，会显著地增加测量成本。有的测试装置采用检验短路是否保护来替代过流保护功能检查。采用该装置不能检测出过流保护值；由于短路电流非常大，因此对于大容量电池组是不适宜的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供一种结构简单、性能安全可靠的多串大功率电池组过流保护值检测装置。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：一种多串大功率电池组过流保护值检测装置，对应由保护芯片、充放控制耦合、过流信号变换及MOSFET连接组成的被测电路板设置；其特征在于所述装置壳体内设置的电路模块包括程控电源、电压表、电流表、隔离电阻、负载电阻及连接对应被测保护电路板设有的三个测量点组成；程控电源两端分别连接电压表、隔离电阻，隔离电阻另一端连接于被测电路板上的过流信号变换电路，程控电源与电压表两者之间连接被测电路板上的参考点，电压表另一端连接电流取样点；对应电池组输出端串接电流表与负载电阻，用于检测MOSFET的开/断。

所述测量点测量通过MOSFET的电流值及其两端电压降，得出的取样电阻阻值包括MOSFET的导通电阻及敷铜层、连接导线的电阻，并由此导出过流保护值。

所述与保护电路板上的测量点连接的外加可调电压范围为0-250mV。

电池组过流保护电路模块是由电流检测电路，过流信号变换电路，其中包括基准信号电路、比较放大器以及电平移动电路，MOSFET开关组成。外加可调电压施加到保护板上的测量点，测量点与负载电流取样点之间设有隔离电阻，在外加测量电压作用下，使过流比较器输入端的电压高于基准电压。

本实用新型提供了一种可测量大容量电池组过流保护值的装置，无需大功率电子负载，电池组也不必承受大电流冲击，通过外加可调的0-250mV电压，即可安全准确地测量出电池组中保护电路模块过流保护动作电流值。

使用该装置进行测量时，不直接放电到过流保护的大电流，放电电流可以小到0.2-1A，需要测量的是过流信号变换电路的输入信号电压在多大时，它会发生电平转换，从而关断MOSFET开关。外部的可调节的输入信号电压通过保护板上的测量点引入。

外部的输入信号电压从0mV开始缓慢平稳地向上调整到250mV，在此电压调整过程中，同时监视负载电流。当负载电流突然变为零时，就是发生了过流保护，发生保护前的外部的输入信号电压即为过流保护发生电压。此电压值除以取样电阻就得到了过流保护值。

获得取样电阻值的方法是：在被测电池组两端接入电子负载，调整到约2A负载电流。准确测量负载电流，同时测量等效取样电阻两端电压降，由测得的电压和电流，可计算出取样电阻。

本实用新型的有益效果是：该装置进行检测，无需大功率电子负载，电池组也不必承受大电流冲击，通过外加可调的电压，即可安全准确地测量出电池组中保护电路模块过流保护动作电流值。其电路模块设计简单，性能安全可靠，适用范围广泛。

附图说明

图1是本实用新型电池组过流保护电路模块测量原理图；

图2是实施例1应用于独立过流控制的过流保护测量电路图；

图3是实施例2应用于保护芯片过流控制的过流保护测量电路图；

图4是实施例3应用于智能管理芯片控制的过流保护测量电路图。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：

如图1所示，一种多串大功率电池组过流保护电路框图及过流保护值检测装置电路连接，被测电路板由保护芯片、充放控制耦合、过流信号变换及MOSFET连接组成；虚线框内I、II为检测装置电路，其特征在于装置壳体内设置的电路模块包括程控电源P1、电压表M1、电流表M2、隔离电阻R1、负载电阻R2及连接对应被测保护电路板设有的TP1、TP2和TP3三个测量点组成；虚线框内I程控电源P1两端分别连接电压表M1、隔离电阻R1，隔离电阻R1另一端TP1连接于被测电路板上的过流信号变换电路(比较器)，程控电源P1与电压表M1两者之间连接被测电路板上的参考点TP2，电压表M1另一端连接电流取样点TP3；虚线框内II对应电池组输出端P+和P-串接电流表M2与负载电阻R2，用于检测MOSFET的开/断。设有的程控电源P1，使MOSFET动作代替电流区域点。

在保护板上设置三个测量点TP1、TP2和TP3，测量装置内的可调电压由程控电源P1产生，通过测量点TP1施加到保护板的过流信号变换电路上，其间设有隔离电阻R1。在测量装置可控电压作用下，当过流比较器输入端的电压高于基准信号电压时，比较器输出端的电平发生翻转，使MOSFET开关被关断，保护电路处于过流保护状态。这一保护状态由测量装置的虚线框II内电流表M2的读数来监视。电流表M2与负载电阻R2串联与电池组输出端P+和P-相连。

测量装置虚线框I中的测量点TP3与保护板MOSFET开关输出端相连，用于测量电流取样电阻阻值。取样电阻阻值包括MOSFET的导通电阻及敷铜层、连接导线的电阻。测量点TP2与保护板的参考点相连。

实施例1：

在独立过流控制中的应用，如图2所示。

虚线框I与图1中的相同。在被测的电路板中设置三个测量点：TP1，TP2和TP3，供测量过流保护电流用。TP1与电压比较器U21反相端相连，又经隔离电阻R1与程控电源连接。比较器U21的同相端与基准电压+0.20V相连接。比较器输出经过晶体管Q21反相控制Q22的导通或截止，从而控制放电控制开关MOSFET Q23的导通或截止。负载电流的取样电阻由放电控制开关MOSFET Q23的导通电阻，电路板敷铜层以及连接导线电阻构成。

对于这样的过流保护控制电路，其特征是：在电阻R25与比较器反相端的连接处设立一个测量点TP1；测试时，外部可控输入电压经过此测量点引入。

测量步骤为：

(1)电池组输出端P+与P-之间接入一个适当负载，如图1中虚线框II所示，由电流表M2和负载电阻R2构成。适当选择R2，使负载电流在0.2-1A范围内。

(2)平稳地调节程控电源P1的电压，从0mV逐渐而平稳地升高，一般在升到250mV之前就会发生过流保护。

(3)调节P1输出电压的同时，监视电流表M2显示的负载电流，当负载电流变为零时，记录P1输出电压为Vr。

(4)Vr除以取样电阻即为过流保护值。

取样电阻的测量方法是：电池组输出端接负载电阻，使负载电流约2A。同时测量测量点TP2与测量点TP3(参考电位)之间电压和负载电流，二者相除即为取样电阻。

实施例2：

在保护芯片过流检测与控制中的应用，如图3所示。

放电控制开关MOSFET Q33和充电控制开关MOSFET Q34的导通电阻以及电路板和连接导线电阻构成负载电流的取样电阻；因此，电池组输出端P-的电压与负载电流成正比，此电压通过电阻R35连到保护芯片U31过流控制端VM。对于这种过流控制中的测量应用，其特征是：在VM端设立一个测量点TP1。外部测试用电压由程控电源产生，通过R1，D31和测量点TP1接到保护芯片U31过流控制端VM。

其测量方案与实施例1相似：首先，电池组输出端P+与P-之间接入一个适当负载，如图1中虚线框II所示，由电流表M2和负载电阻R2构成。适当选择R2，使负载电流在0.2-1A范围内。一个可以平稳调节的电压由程控电源P1产生经过电阻R1，D31与电路板上测量点TP1连接。在监视电流表M2显示的负载电流的同时，调节P1输出电压，使Vr从0mV逐渐而平稳地升高，一般在升到250mV之前就会发生过流保护，发生过流与否是由负载电流的变化来判断。在负载电流变为零时的电压Vr除以取样电阻即为过流保护值。

取样电阻的测量方法是：电池组输出端接负载电阻，使负载电流约2A。同时用电压表M1测量测量点TP2与测量点TP3(参考电位)之间电压和负载电流，二者相除即为取样电阻。

实施例3：

在智能保护芯片过流检测与控制中的应用，如图4所示。

在该电路中，电阻R43做取样电阻，负载电流在它上的电压降，作为电流信号送到智能管理芯片U41，当负载电流大于预先设置的过流保护值时，U1输出控制信号关断MOSFET开关Q41。对于这种过流控制中的测量应用，其特征是：在智能管理芯片电流测量脚8的连线处设立一个测量点TP1。外部测量电压信号由程控电源P1产生，经过电阻R1与测量点TP1相连。

其测量方案是：电池组输出端接一个负载电阻R2和电流表M2，如图1中虚线框II所示，使负载电流约1A。外部程控电源产生的测量电压通过R1与测量点TP1相连。测量电压从0mV缓慢而平稳地上升，同时监视负载电流的变化。当负载电流突然变为零时，停止外部测量电压的调节，这时的外部测量电压即为过流保护电压，它被取样电阻R43除，得到过流保护电流值。

上述参照实施例对该多串大功率电池组过流保护值检测装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种多串大功率电池组过流保护值检测装置，对应由保护芯片、充放控制耦合、过流信号变换及MOSFET连接组成的被测电路板设置；其特征在于所述装置壳体内设置的电路模块包括程控电源、电压表、电流表、隔离电阻、负载电阻及连接对应被测保护电路板设有的三个测量点组成；程控电源两端分别连接电压表、隔离电阻，隔离电阻另一端连接于被测电路板上的过流信号变换电路，程控电源与电压表两者之间连接被测电路板上的参考点，电压表另一端连接电流取样点；对应电池组输出端串接电流表与负载电阻。

2、根据权利要求1所述的多串大功率电池组过流保护值检测装置，其特征在于所述测量点测量通过MOSFET的电流值及其两端电压降，得出的取样电阻阻值包括MOSFET的导通电阻及敷铜层、连接导线的电阻，并由此导出过流保护值。

3、根据权利要求1所述的多串大功率电池组过流保护值检测装置，其特征在于所述与保护电路板上的测量点连接的外加可调电压范围为0-250mV。

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