一种串联电池组保护电路制造技术

本发明专利技术属于电池电路技术领域，公开了一种串联电池组保护电路，包括依次串联的n个电池组件，电池组件m包括电池m、二极管m和开关器件m，1＜m＜n，开关器件m的一端与电池m的正极连接，另一端与电池m+1的负极相连；二极管m的阳极端与电池m的负极连接，二极管m的阴极端与电池m+1的负极相连；电池m的负极与电池组件m‑1的开关器件m‑1及二极管m‑1阴极端相连。本发明专利技术通过在串联的电池组中接入二极管和开关器件，可以单独关闭先耗尽电量的电池，不会出现过放的情况，同时不影响其他仍有电量的电池的正常输出，优化了电池组的工作效率和使用寿命；本保护电路的能量损失小，能够在短时间内将耗尽电量的电池从电池组中移除，作用时间短。

【技术实现步骤摘要】
一种串联电池组保护电路
本专利技术属于电池电路
，尤其涉及串联电池组电路领域，具体涉及一种串联电池组保护电路。
技术介绍
随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求，锂电池随之进入了大规模的实用阶段。最早得以应用的是锂亚原电池，用于心脏起搏器中，由于锂亚电池的自放电率极低，放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能，锂锰电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源，广泛用于计算机、计算器、手表中；现在，锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的应用群体。但由于锂电池的不一致性，电池组在放电时会有一部分电池先放完而其他电池仍然有电，这时如果电池组继续工作就会让这些已经放完电的电池过放，严重损害电池；目前的技术是当电池组中有电池处于电量耗尽状态，整个电池组都停止放电，但这样大大降低了电池组的使用效率。目前电池管理系统解决电池一致性问题的办法主要是使用均衡技术，有能量耗散式均衡和能量转移式均衡；均衡技术有许多弊端，例如均衡过程中有能量损失，并且均衡时间较长，很难满足实际工作需要。
技术实现思路
本专利技术提供一种串联电池组保护电路，用于解决现有技术中串联电池组因电池的不一致性引起的技术问题。本专利技术所采用的技术方案为：一种串联电池组保护电路，为解决串联电池组因电池的不一致性引起的问题，包括n个依次串联的电池组件1、电池组件2、...、电池组件m-1、电池组件m、电池组件m+1、...、电池组件n，其中1＜m＜n，每个电池组件均包括电池、二极管和开关器件，所述电池组件m包括电池m、二极管m和开关器件m，所述开关器件m的一端与电池m的正极连接，另一端与电池m+1的负极相连，开关器件m根据电池m的电压大小控制闭合和断开；所述二极管m的阳极端与电池m的负极连接，二极管m的阴极端与电池m+1的负极相连；所述电池m的负极与电池组件m-1的开关器件m-1及二极管m-1阴极端相连；所述电池1的负极与电池组总负极相连；电池n的正极通过开关器件n与电池组总正极相连，电池n的负极通过二极管n与电池组总正极相连。值得注意的是，技术方案中的电池组件m代表n个电池组件按照由1到n进行排序后的第m个电池组件，电池m、开关器件m和二极管m代表对应设置在电池组件m中的器件，同理，电池组件m+1代表n个电池组件按照由1到n进行排序后的第m+1个电池组件，同时代表是在电池组件m后置位的电池组件；电池m+1、开关器件m+1和二极管m+1代表对应设置在电池组件m+1中的器件；上述的m和n仅代表排序后的编号后缀，用于方便理解电子器件之间的连接关系以及查找对应的电池组件和电子器件。本电池组以及保护电路的工作原理为：在电池组放电时，当电池组内有电池电量耗尽，会单独关闭这些电量耗尽电池的输出，但不停止其他还有电量电池的输出；系统会实时监测电池状态，一旦某组电池能量耗尽系统会自动关断该组电池，防止电池过放，这样便可防止该组电池过放，但同时又不影响其他组电池的工作；整个电池组由n组电池串联工作，当电池组中电池m电量耗尽时，只需断开开关器件m即可关闭电池m的输出，同时不影响其他电池正常输出，具体的过程为，当电池m为满电量是，其两端的电压为正常电压，此时开关器件m闭合，此时电池m正极与电池m+1负极连通，同时二极管m的正极电压低于二极管m负极电压，二极管m不导通，此时相当于n个电池之间正负极依次串联连接进行正常工作；当电池m的电量耗尽时，其两端的电压会降低至0，此时开关器件m断开，于是二极管m正极的电压高于二极管m负极的电压，二极管m导通，相当于在n电池中将电池m去除，而去除的电池m不会影响其他电池的正常工作，其余n-1个电池互相串联构成电池组进行工作，由此即使串联的电池组存在不一致性的问题，先耗尽电量的电池会自动从电池组中去除，不会出现过放的情况，保持了电池组的正常工作和使用寿命；并且相比于先有的均衡技术，本保护电路的能量损失小，并且能够在短时间内将耗尽电量的电池从电池组中移除，作用时间短。进一步的，作为一种优选方案，为保证开关器件能够根据电池两端电压的变化控制电池输出，开关器件选择继电器开关、IGBT管开关、PMOS管开关、NMOS管开关中的任意一种。继电器开关、IGBT管开关和MOS管开关均为根据电压变化自动控制电路开闭的开关器件，是本领域技术人员所熟知的技术，通过调试设置即可接入使用，在此不说明其具体工作原理。进一步的，开关器件为继电器开关，继电器开关包括线圈、处理器、PNP三极管，所述线圈的一端接电池m的负极，线圈的另一端接到PNP三极管的集电极，PNP三极管的发射极接到电池m的正极，PNP三极管的基极通过电阻接到处理器的IO口，处理器的GND接电池m的负极，处理器的VCC接电池m的正极，继电器开关的公共端接电池m的正极，继电器开关的常开或常闭端接电池m+1的负极。本继电器开关的工作过程为：当处理器的IO口是低电平时，继电器的线圈中有电流流过，会导致继电器的公共端与继电器的常开端导通；当处理器的IO口是高电平时，继电器的线圈中没有电流流过，会导致继电器的公共端与继电器的常闭端导通。这样通过改变处理器的IO状态即可控制继电器的开关状态。进一步的，开关器件为继电器开关，继电器开关包括线圈、处理器、NPN三极管，所述线圈的一端接电池m的正极极，线圈的另一端接到NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极接到电池m的负极，NPN三极管的基极通过电阻接到处理器的IO口，处理器的GND接电池m的负极，处理器的VCC接电池m的正极，继电器开关的公共端接电池m的正极，继电器开关的常开或常闭端接电池m+1的负极。继电器开关的工作过程为：当处理器的IO口是高电平时，继电器的线圈中有电流流过，会导致继电器的公共端与继电器的常开端导通；当处理器的IO口是低电平时，继电器的线圈中没有电流流过，会导致继电器的公共端与继电器的常闭端导通。这样通过改变处理器的IO状态即可控制继电器的开关状态。进一步的，开关器件为PMOS管开关，包括PMOS管和处理器，所述PMOS管的s极接电池m的正极，PMOS管的d极接电池m+1的负极，PMOS管的g极接到处理器的IO口，所述处理器的GND端连到电池m的负极，处理器的VCC端接到电池m的正极。PMOS管开关的工作过程为：当处理器的IO口为高时，PMOS的D、S端不能导通；当处理器的IO口为低时，PMOS的D、S端处于导通状态。这样，处理器通过控制IO口的高低即可控制PMOS的D、S端是否导通。值得注意的是，MOS管可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管型号和增强型的P沟道MOS管型号，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。PMOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免。而此处的MOS管开关除了PMOS管开关，还可以选择NMOS管开关。同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联电池组保护电路，其特征在于：包括n个依次串联的电池组件1、电池组件2、...、电池组件m‑1、电池组件m、电池组件m+1、...、电池组件n，其中1＜m＜n，每个电池组件均包括电池、二极管和开关器件，所述电池组件m包括电池m、二极管m和开关器件m，所述开关器件m的一端与电池m的正极连接，另一端与电池m+1的负极相连，开关器件m根据电池m的电压大小控制闭合和断开；所述二极管m的阳极端与电池m的负极连接，二极管m的阴极端与电池m+1的负极相连；所述电池m的负极与电池组件m‑1的开关器件m‑1及二极管m‑1阴极端相连；所述电池1的负极与电池组总负极相连；电池n的正极通过开关器件n与电池组总正极相连，电池n的负极通过二极管n与电池组总正极相连。

【技术特征摘要】
1.一种串联电池组保护电路，其特征在于：包括n个依次串联的电池组件1、电池组件2、...、电池组件m-1、电池组件m、电池组件m+1、...、电池组件n，其中1＜m＜n，每个电池组件均包括电池、二极管和开关器件，所述电池组件m包括电池m、二极管m和开关器件m，所述开关器件m的一端与电池m的正极连接，另一端与电池m+1的负极相连，开关器件m根据电池m的电压大小控制闭合和断开；所述二极管m的阳极端与电池m的负极连接，二极管m的阴极端与电池m+1的负极相连；所述电池m的负极与电池组件m-1的开关器件m-1及二极管m-1阴极端相连；所述电池1的负极与电池组总负极相连；电池n的正极通过开关器件n与电池组总正极相连，电池n的负极通过二极管n与电池组总正极相连。2.根据权利要求1所述的一种串联电池组保护电路，其特征在于：所述开关器件为继电器开关、IGBT管开关、PMOS管开关、NMOS管开关中的任意一种。3.根据权利要求2所述的一种串联电池组保护电路，其特征在于：所述开关器件为继电器开关，继电器开关包括线圈、处理器、PNP三极管，所述线圈的一端接电池m的负极，线圈的另一端接到PNP三极管的集电极，PNP三极管的发射极接到电池m的正极，PNP三极管的基极通过电阻接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鹏程，
申请(专利权)人：崔鹏程，
类型：发明
国别省市：河南,41