多电芯锂离子电池充放电保护器制造技术

本发明专利技术设计了一种多电芯锂离子电池充放电保护器，该装置包括电池组、均衡模块、放电检测模块、充电控制模块、放电控制模块、充电检测单元、放电驱动电阻；所述电池组由n个电芯串联组成，n≥2，每个电芯上分别并联均衡模块中的n个均衡单元和放电检测模块中的n个放电检测单元。与现有技术相比，本发明专利技术中每个单体锂离子电池电芯均有独立的充放电检测单元及均衡单元，结构非常简单，而且价格非常低，适合多电芯锂离子电池的保护控制；锂离子电池的电压检测与保护控制是一体化的；充电保护、放电保护和电芯均衡独立进行，提高了可靠性；充电截止电压、放电截止电压、均衡电压可以通过电阻值调节。节。节。

【技术实现步骤摘要】
多电芯锂离子电池充放电保护器


[0001]本专利技术涉及锂离子电池的电池管理系统，特别是涉及一种多电芯的锂离子电池的充放电保护装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度较高、安全性能好、循环寿命长的优点，广泛应用于新能源汽车行业、启动电源、储能市场以及军事领域中。但是锂离子电池若出现过充现象，电解液等材料会分解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓胀破裂，进而爆炸；如果电芯电压过低，电芯内部分材料就会开始被破坏，又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低；另外，充电电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面，这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，产生锂枝晶，发生电池内部短路。因此，对锂离子电池至少要进行过充、过放、过流的三项保护。
[0003]中国专利CN112234689B公开了一种充放电保护电路及锂离子电池保护系统，采用了两个比较器采集锂离子电池电压，通过多个数字集成电路构成充放电控制电路，结构比较复杂，由于仅采用一个MOSFET做功率开关，仅能对充电进行控制，如果要对放电进行控制，该专利技术还需设计一个MOSFET作为放电功率开关。
[0004]专利号CN104682355B公开了一种锂离子电池保护电路，需要专门的多路开关和电压比较电路，还需要多个数字集成芯片组成逻辑电路，为了实现充放电控制采用了四个场效应管，控制逻辑非常复杂。
[0005]此外，目前锂离子电池的充放电保护，多采用集成的电压采集及控制电路，成本较高，需要通过上位机配置控制参数，使用过程比较复杂，不利于在多电芯锂离子电池，或者不同种类的锂离子电池中的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的不足，提出一种多电芯锂离子电池充放电保护器，与现有技术相比，本专利技术具有较少的器件，不需要专门的电压测量集成电路、不需要额外的辅助供电电源。能够独立对过充电、过放电进行保护，以及单体电芯的均衡控制。针对不同种类的锂离子电池的充放电电压参数的不同，可以方便地对充电截止电压、放电截止电压和均衡电压进行设置。
[0007]本专利技术采取的技术方案为：
[0008]为了达到上述目的，本专利技术的多电芯锂离子电池充放电保护器，包括电池组、均衡模块、放电检测模块、充电控制模块、放电控制模块、充电检测单元、放电驱动电阻；所述电池组由n个电芯串联组成，n≥2，每个电芯上分别并联均衡模块中的n个均衡单元和放电检测模块中的n个放电检测单元；充电检测单元的检测端与电池组的正负极并联，充电检测单元的输出端与充电控制模块的控制端相连；放电检测模块中的n个放电检测单元的输出端串联在一起，再与放电驱动电阻串联，另一端接入放电控制模块的控制端，放电驱动电阻的
另外一端与PACK+相连；电池组的正极与PACK+相连，电池组的负极与充电控制模块的输入端相连，充电控制模块的输出端与放电控制模块的输入端相连，并作为系统的参考地，放电控制模块的输出端与PACK
‑
相连；所述多电芯锂电池充放电保护器可以设置充电截止电压E
C
和放电截止电压E
D
，防止充放电过程中出现过充或过放的现象。
[0009]所述均衡模块由n个均衡单元组成，n≥2，所述每个均衡单元分别与对应的电芯并联；所述每个均衡单元包括均衡三极管、均衡电阻、第一采样电阻、第二采样电阻、第一滤波电容、第一稳压器、第一驱动电阻；所述均衡三极管与均衡电阻串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第一采样电阻与第二采样电阻串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第一驱动电阻与第一稳压器阴极串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第一滤波电容与第二采样电阻并联，并且并联在第一稳压器的反馈端和阳极之间，均衡三极管的基极与第一稳压器的阴极相连。
[0010]所述放电检测模块由n个放电检测单元(31
‑
3n)组成，n≥2，所述每个放电检测单元分别与对应的电芯并联；所述每个放电检测单元包括第三采样电阻、第四采样电阻、第二滤波电容、第二稳压器、第二光耦、第二驱动电阻；所述第三采样电阻与第四采样电阻串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第二驱动电阻与第二光耦中的发光二极管阳极和第二稳压器阴极串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第二滤波电容与第四采样电阻并联，并且并联在第二稳压器的反馈端和阳极之间，第二光耦中光敏三级管的集电极为输入端，发射极为输出端，所有放电检测单元的输入端与输出端首尾相连，形成串联回路，第一个输入端接放电驱动电阻，最后一个输出端接放电控制模块的控制端。
[0011]所述充电控制模块包括第一MOSFET、第一门极电阻、第一稳压管，第一门极电阻与第一稳压管一起并联在第一MOSFET门极和源极之间，第一MOSFET的门极为控制端，漏极为输入端，源极为输出端。
[0012]所述放电控制模块包括第二MOSFET、第二门极电阻、第二稳压管，第二门极电阻与第二稳压管一起并联在第二MOSFET门极和源极之间，第二MOSFET的门极为控制端，源极为输入端，漏极为输出端。
[0013]所述充电检测单元包括第五采样电阻、第六采样电阻、第三稳压器、第三滤波电容、第三驱动电阻、第一光耦、充电驱动电阻，第五采样电阻与第六采样电阻串联后与电池组的正负极并联，第三驱动电阻与第一光耦中的发光二极管和第三稳压器串联后，再与电池组的正负极并联，第三滤波电容与第六采样电阻并联，且与第三稳压器的反馈端和阳极并联，第一光耦中的光敏三极管的集电极与充电驱动电阻相连，并连接到充电控制模块的控制端，第一光耦中的光敏三极管的发射极与参考地，即充电控制模块的输出端相连。
[0014]所述第一MOSFET和第二MOSFET为N沟道MOSFET。
[0015]所述充电截止电压E
C
由第五采样电阻与第六采样电阻的阻值R5、R6，以及第三稳压器参考电压V3决定，即E
C
＝V3(R5+R6)/R6。
[0016]所述放电截止电压E
D
由第三采样电阻与第四采样电阻的阻值R3、R4，以及第二稳压器参考电压V2决定，即E
D
＝V2(R3+R4)/R4。
[0017]所述均衡电压E
B
由第一采样电阻、第二采样电阻的阻值R1、R2，以及第一稳压器参考电压V1决定，即E
B
＝V1(R1+R2)/R2。
[0018]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点和效果：
[0019]本专利技术的一个效果在于，每个单体锂离子电池电芯均有独立的充放电检测单元及均衡单元，结构非常简单，而且价格非常低，适合多电芯锂离子电池的保护控制。
[0020]本专利技术的一个效果在于，锂离子电池的电压检测与保护控制是一体化的，不需要额外单独的电压检测电路、控制电路、MOSFET驱动电路。
[0021]本专利技术的一个效果在于，充电保护、放电保护和电芯均衡独立进行，互不影响，提高了可靠性。
[0022]本专利技术的一个效果在于，充电截止本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多电芯锂离子电池充放电保护器，其特征在于，包括电池组(1)、均衡模块(2)、放电检测模块(3)、充电控制模块(4)、放电控制模块(5)、充电检测单元(6)、放电驱动电阻(7)；所述电池组(1)由n个电芯串联组成，n≥2，每个电芯上分别并联均衡模块(2)中的n个均衡单元和放电检测模块(3)中的n个放电检测单元；充电检测单元(6)的检测端与电池组(1)的正负极并联，充电检测单元(6)的输出端与充电控制模块(4)的控制端相连；放电检测模块(3)中的n个放电检测单元的输出端串联在一起，再与放电驱动电阻(7)串联，另一端接入放电控制模块(5)的控制端，放电驱动电阻(7)的另外一端与PACK+相连；电池组(1)的正极与PACK+相连，电池组(1)的负极与充电控制模块(4)的输入端相连，充电控制模块(4)的输出端与放电控制模块(5)的输入端相连，并作为系统的参考地，放电控制模块(5)的输出端与PACK
‑
相连；所述多电芯锂电池充放电保护器可以设置充电截止电压E
C
和放电截止电压E
D
，防止充放电过程中出现过充或过放的现象。2.如权利要求1所述的多电芯锂离子电池充放电保护器，其特征在于，所述均衡模块(2)由n个均衡单元组成，n≥2，所述每个均衡单元分别与对应的电芯并联；所述每个均衡单元包括均衡三极管(201)、均衡电阻(202)、第一采样电阻(203)、第二采样电阻(204)、第一滤波电容(205)、第一稳压器(206)、第一驱动电阻(207)；所述均衡三极管(201)与均衡电阻(202)串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第一采样电阻(203)与第二采样电阻(204)串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第一驱动电阻(207)与第一稳压器(206)阴极串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第一滤波电容(205)与第二采样电阻(204)并联，并且并联在第一稳压器(206)的反馈端和阳极之间，均衡三极管(201)的基极与第一稳压器(206)的阴极相连。3.如权利要求1所述的多电芯锂离子电池充放电保护器，其特征在于，所述放电检测模块(3)由n个放电检测单元(31
‑
3n)组成，n≥2，所述每个放电检测单元分别与对应的电芯并联；所述每个放电检测单元包括第三采样电阻(301)、第四采样电阻(302)、第二滤波电容(303)、第二稳压器(304)、第二光耦(305)、第二驱动电阻(306)；所述第三采样电阻(301)与第四采样电阻(302)串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第二驱动电阻(306)与第二光耦(305)中的发光二极管阳极和第二稳压器(304)阴极串联之后，并联在对应电芯正负极两端，第二滤波电容(303)与第四采样电阻(302)并联，并且并联在第二稳压器(304)的反馈端和阳极之间，第二光耦(305)中光敏三级管的集电极为输入端，发射极为输出端，所有放电检测单元的输入端与输出端首尾相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：冬雷，闵星旖，杨瑾瑜，马滢，杨洁，方淑星，
申请(专利权)人：北京动力京工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：