WO2013016974A1 - 一种电池保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种电池保护电路包括若干监控单元（100）和电池终端控制器（200），其中每个监控单元（100）)与数量相等的单节电池并联。监控单元（100）包括与单节电池并联的电压采集模块（101）与均衡电路（102），其中电压采集模块（101）采集该单节电池电压并输出采集结果，均衡电路（102）保证各个单节电池电量均衡。电池终端控制器（200）与多节电池串联，根据采集结果控制多节电池整体充放电导通状态。该电池保护电路可以对串联的多节电池实施过充、过放及短路保护，并且可以使得各个单节电池电量均衡。该电池保护电路具有成本低、安装维护方便和可靠性高的优点，利于锂电池模块标准化。
Description
本实用新型属于电池领域，尤其涉及一种电池保护电路。
目前，随着电子技术的迅速发展，各种电动工具的应用日趋广泛。上述电动工具的动力多采用锂电池多节串联，锂电池的问世改变了世界电池体系，随之应运而生的新能源产品将在未来给人类社会带来巨大变化，锂电池作为电池家族的新成员具有较强的优势，但其仍然存在单体电池差异性，致使串联高电压应用时使用寿命大幅降低，安全性能下降，目前市场上四节及四节以下的锂电池串联已经有了较为成熟的集成芯片对其进行有效充放电保护，而对于四节以上的串联则多是通过复杂的外围电路进行保护。
现有的电池保护电路具有成本高、安装维护不方便以及可靠性低等缺点，不利于锂电池模块标准化。
本实用新型的目的在于提供一种电池保护电路，旨在解决现有的电池保护电路存在成本高、安装维护不方便以及可靠性低等缺点，不利于锂电池模块标准化的问题。
本实用新型是这样实现的，一种电池保护电路，用于保护串联的多节电池，所述电池保护电路包括：
若干个监控单元，所述每个监控单元与数量相等的单节电池并联；
所述监控单元包括：
与所述单节电池并联，采集所述单节电池的电压，并输出采集结果的电压采集模块；
与所述单节电池并联，保证各个单节电池电量均衡的均衡电路；
所述电池保护电路还包括：
与所述多节电池串联，根据所述采集结果，控制多节电池整体充放电导通状态的电池终端控制器。
上述结构中，所述均衡电路包括：
均衡控制芯片U1、分压电阻R1、电容C1、释能电阻R2和开关管；
所述均衡控制芯片U1的第一检测端通过分压电阻R1接所述单节电池的正极，所述均衡控制芯片U1的第二检测端和使能端同时接所述单节电池的负极，所述电容C1连接在均衡控制芯片U1的第一检测端和第二检测端之间，所述开关管的高电位端接所述单节电池的正极，所述开关管的低电位端通过释能电阻R2接所述单节电池的负极，所述开关管的控制端接所述均衡控制芯片U1的输出端。
上述结构中，所述开关管采用P型MOS管Q1，所述P型MOS管Q1的栅极为开关管的控制端，所述P型MOS管Q1的源极为开关管的高电位端，所述P型MOS管Q1的漏极为开关管的低电位端。
上述结构中，所述开关管采用PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q2的基极为开关管的控制端，所述PNP型三极管Q2的发射极为开关管的高电位端，所述PNP型三极管Q2的集电极为开关管的低电位端。
在本实用新型中，本电池保护电路可以对串联的多节电池实施过充保护、过放保护以及短路保护，并且可以使得各个单节电池电量均衡，该电池保护电路具有成本低、安装维护方便以及可靠性高等优点，利于锂电池模块标准化。
图1是本实用新型实施例提供的电池保护电路的模块结构图；
图2是本实用新型第一实施例提供的均衡电路的结构图；
图3是本实用新型第二实施例提供的均衡电路的结构图。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。
图1示出了本实用新型实施例提供的电池保护电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。
电池保护电路，用于保护串联的多节电池，电池保护电路包括：
若干个监控单元100，每个监控单元100与数量相等的单节电池并联；
监控单元100包括：
与单节电池并联，采集单节电池的电压，并输出采集结果的电压采集模块101；
与单节电池并联，保证各个单节电池电量均衡的均衡电路102；
电池保护电路还包括：
与多节电池串联，根据采集结果，控制多节电池整体充放电导通状态的电池终端控制器200。
在本实用新型实施例中，每个监控单元100与4节电池并联，每个监控单元100包括4个电压采集模块101和4个均衡电路102。
图2示出了本实用新型第一实施例提供的均衡电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。
均衡电路102包括：
均衡控制芯片U1、分压电阻R1、电容C1、释能电阻R2和开关管1021；
均衡控制芯片U1的第一检测端VDD通过分压电阻R1接单节电池的正极，均衡控制芯片U1的第二检测端VSS和使能端V-同时接单节电池的负极，电容C1连接在均衡控制芯片U1的第一检测端VDD和第二检测端VSS之间，开关管1021的高电位端接单节电池的正极，开关管1021的低电位端通过释能电阻R2接单节电池的负极，开关管1021的控制端接均衡控制芯片U1的输出端Cout。
作为本实用新型一实施例，开关管1021采用P型MOS管Q1，P型MOS管Q1的栅极为开关1021的控制端，P型MOS管Q1的源极为开关管1021的高电位端，P型MOS管Q1的漏极为开关管1021的低电位端。
图3示出了本实用新型第二实施例提供的均衡电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。
作为本实用新型一实施例，开关管1021采用PNP型三极管Q2，PNP型三极管Q2的基极为开关管1021的控制端，PNP型三极管Q2的发射极为开关管1021的高电位端，PNP型三极管Q2的集电极为开关管1021的低电位端。
本电池保护电路的工作原理为：
每个监控单元100的电压采集模块101采集电池的电压，经逻辑运算后，将采集结果经单总线传递给上一级或下一级监控单元100，最后传递到电池终端控制器200，电池终端控制器200经逻辑判别控制多节电池整体充放电导通状态，从而实现过充保护，过放保护，短路保护等功能。
监控单元100可实时检测各个电池电芯的电压状态，若充电过程中某一个电池电芯电压过高，均衡电路102中的均衡控制芯片U1的第一检测端VDD和第二检测端VSS会侦测到临界电压，并从输出端Cout输出控制信号触发开关管1021导通，将电池的充电电流分流一部分给释能电阻R2，这样该单体电池充电速度就会有所降低，而其他未开启均衡的电池仍以原有电流充电。以此方式确保各个电池电芯之间具有一定的一致性。
在本实用新型实施例中，本电池保护电路可以对串联的多节电池实施过充保护、过放保护以及短路保护，并且可以使得各个单节电池电量均衡，该电池保护电路具有成本低、安装维护方便以及可靠性高等优点，利于锂电池模块标准化。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
- 一种电池保护电路，用于保护串联的多节电池，其特征在于，所述电池保护电路包括：若干个监控单元，所述每个监控单元与数量相等的单节电池并联；所述监控单元包括：与所述单节电池并联，采集所述单节电池的电压，并输出采集结果的电压采集模块；与所述单节电池并联，保证各个单节电池电量均衡的均衡电路；所述电池保护电路还包括：与所述多节电池串联，根据所述采集结果，控制多节电池整体充放电导通状态的电池终端控制器。
- 如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述均衡电路包括：均衡控制芯片U1、分压电阻R1、电容C1、释能电阻R2和开关管；所述均衡控制芯片U1的第一检测端通过分压电阻R1接所述单节电池的正极，所述均衡控制芯片U1的第二检测端和使能端同时接所述单节电池的负极，所述电容C1连接在均衡控制芯片U1的第一检测端和第二检测端之间，所述开关管的高电位端接所述单节电池的正极，所述开关管的低电位端通过释能电阻R2接所述单节电池的负极，所述开关管的控制端接所述均衡控制芯片U1的输出端。
- 如权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关管采用P型MOS管Q1，所述P型MOS管Q1的栅极为开关管的控制端，所述P型MOS管Q1的源极为开关管的高电位端，所述P型MOS管Q1的漏极为开关管的低电位端。
- 如权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关管采用PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q2的基极为开关管的控制端，所述PNP型三极管Q2的发射极为开关管的高电位端，所述PNP型三极管Q2的集电极为开关管的低电位端。
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