两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单电芯锂离子电池充放电保护器，该装置包括放电控制单元、充电控制单元、锂离子电池、可恢复保险丝、充放电正端、充电负端、放电负端。与现有技术相比，放电控制单元仅有六个分立器件，充电控制单元也仅有六个分立器件，加上可恢复保险丝，整个单电芯锂离子电池充放电保护器仅有十三个常规的分立器件，就实现了过充、过放、过流的三项保护，结构非常简单，而且价格非常低，适合单电芯锂离子电池的保护控制；可以设置充电截止电压和放电截止电压，防止充放电过程中出现过充或过放的现象；充电保护和放电保护独立进行，互不影响，提高了可靠性；电池放电回路不经过充电控制单元，从而提高锂离子电池的放电效率。从而提高锂离子电池的放电效率。从而提高锂离子电池的放电效率。

【技术实现步骤摘要】
两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，特别是涉及一种两电芯的锂离子电池的充放电保护器。

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CN 104682355 B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，不利于两电芯锂离子电池，或者不同种类的锂离子电池的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的不足，提出一种两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，本专利技术的两电芯锂离子电池充放电保护器，包括第一均衡单元、第二均衡单元、放电驱动电阻、充电控制单元、放电控制单元、充电检测单元、第一放电检测单元、第二放电检测单元、第一电芯、第二电芯；所述第一电芯、第二电芯串联组成电池组，第一电芯的正极与PACK+相连，第二电芯的负极与充电控制单元的输入端相连，充电控制单元的输出端与放电控制单元的输出端相连，放电控制单元的输入端与PACK
‑
相连；第一均衡单元、第二均衡单元分别与第一电芯、第二电芯并联，第一放电检测单元、第二放电检
测单元的检测端分别与第一电芯、第二电芯并联；第一放电检测单元、第二放电检测单元的输出端首尾串联，其中第一放电检测单元的输出正端与放电驱动电阻串联后接到PACK+端，第二放电检测单元的输出负端与放电控制单元的控制端相连；充电检测单元的检测端分别接到PACK+端和PACK
‑
端，输出端与充电控制单元的控制端相连；所述两电芯锂电池充放电保护器可以设置充电截止电压E
C
、放电截止电压E
D
和均衡电压E
B
，防止充放电过程中出现过充或过放的现象，以及电芯的不均衡现象。
[0009]所述第一均衡单元与第二均衡单元电路结构完全相同，包括第一检测电阻、第二检测电阻、第一限流电阻、第一稳压器、三极管、均衡电阻；所述第一检测电阻与第二检测电阻串联成为第一支路，第一限流电阻与第一稳压器串联成为第二支路，三极管与均衡电阻串联成为第三支路，所述三个支路均与相应电芯的正负极并联，三极管的基极与第一限流电阻、第一稳压器串联支路的中点相连，第一稳压器的反馈端与第一检测电阻、第二检测电阻串联支路的中点相连。
[0010]所述充电检测单元包括第三检测电阻、第四检测电阻、第二稳压器，第二限流电阻，所述第三检测电阻与第四检测电阻串联，然后再并联在PACK+和PACK
‑
两端，第二稳压器、第二限流电阻串联支路与第三检测电阻、第四检测电阻串联支路并联，第二稳压器的反馈端与第三检测电阻、第四检测电阻串联支路中点相连。
[0011]所述第一放电检测单元和第二放电检测单元电路结构完全相同，包括第五检测电阻、第六检测电阻、第三稳压器、二极管，所述二极管的阴极与对应电芯负极相连，第五检测电阻与第六检测电阻串联后与对应电芯的正极和电芯负极相连，第三稳压器的阳极与二极管的阳极相连作为输出负端，第三稳压器阴极作为输出正端，第三稳压器的反馈端与第五检测电阻、第六检测电阻的中点相连。
[0012]所述充电控制单元包括第一功率开关、第一门极电阻、第一稳压管，所述第一功率开关为N沟道MOSFET，其漏极为输入端，第一功率开关的门极为控制端，第一功率开关的源极为输出端，第一门极电阻并联在第一功率开关的门极和源极上，第一稳压管与第一门极电阻并联。
[0013]所述放电控制单元包括第二功率开关、第二门极电阻、第二稳压管，所述第二功率开关为N沟道MOSFET，其漏极为输入端，二功率开关的门极为控制端，二功率开关的源极为输出端，第二门极电阻并联在二功率开关的门极和源极上，第二稳压管与第二门极电阻并联。
[0014]所述三极管为PNP型三极管，优选地三极管为P沟道MOSFET。
[0015]所述充电截止电压E
C
由第三检测电阻与第四检测电阻的阻值R3、R4，以及第二稳压器参考电压V2决定，即E
C
＝V2(R3+R4)/R4。
[0016]所述的第一放电检测单元和第二放电检测单元，其特征在于，所述放电截止电压E
D
，由第五检测电阻和第六检测电阻的阻值R5、R6，以及第三稳压器参考电压V3决定，即E
D
＝V3(R5+R6)/R6。
[0017]所述的第一均衡单元与第二均衡单元，其特征在于，所述均衡电压E
B
由第一检测电阻和第二检测电阻的阻值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放电检测单元及均
衡单元，结构非常简单，且价格非常低，适合两电芯锂离子电池组的保护控制。
[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，不需要额外单独的辅助电源，因此成本低、体积重量小。
[0021]本专利技术的一个效果在于，充电检测单元与均衡单元共同对电芯的充电进行控制和保护，并能够使每个电芯都能够充满，从而提高电池组的容量。
[0022]本专利技术的一个效果在于，充电截止电压、放电截止电压，以及均衡电压可以通过电阻值调节，使用方便。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.两电芯锂离子电池充放电保护器，其特征在于，包括第一均衡单元(1)、第二均衡单元(2)、放电驱动电阻(3)、充电控制单元(4)、放电控制单元(5)、充电检测单元(6)、第一放电检测单元(7)、第二放电检测单元(8)、第一电芯(9)、第二电芯(10)；所述第一电芯(9)、第二电芯(10)串联组成电池组，第一电芯(9)的正极与PACK+相连，第二电芯(10)的负极与充电控制单元(4)的输入端相连，充电控制单元(4)的输出端与放电控制单元(5)的输出端相连，放电控制单元(5)的输入端与PACK
‑
相连；第一均衡单元(1)、第二均衡单元(2)分别与第一电芯(9)、第二电芯(10)并联，第一放电检测单元(7)、第二放电检测单元(8)的检测端分别与第一电芯(9)、第二电芯(10)并联；第一放电检测单元(7)、第二放电检测单元(8)的输出端首尾串联，其中第一放电检测单元(7)的输出正端与放电驱动电阻(3)串联后接到PACK+端，第二放电检测单元(8)的输出负端与放电控制单元(5)的控制端相连；充电检测单元(6)的检测端分别接到PACK+端和PACK
‑
端，输出端与充电控制单元(4)的控制端相连；所述两电芯锂电池充放电保护器可以设置充电截止电压E
C
、放电截止电压E
D
和均衡电压E
B
，防止充放电过程中出现过充或过放的现象，以及电芯的不均衡现象。2.如权利要求1所述的两电芯锂离子电池充放电保护器，其特征在于，所述第一均衡单元(1)与第二均衡单元(2)电路结构完全相同，包括第一检测电阻(101)、第二检测电阻(102)、第一限流电阻(103)、第一稳压器(104)、三极管(105)、均衡电阻(106)；所述第一检测电阻(101)与第二检测电阻(102)串联成为第一支路，第一限流电阻(103)与第一稳压器(104)串联成为第二支路，三极管(105)与均衡电阻(106)串联成为第三支路，所述三个支路均与相应电芯的正负极并联，三极管(105)的基极与第一限流电阻(103)、第一稳压器(104)串联支路的中点相连，第一稳压器(104)的反馈端与第一检测电阻(101)、第二检测电阻(102)串联支路的中点相连。3.如权利要求1所述的两电芯锂离子电池充放电保护器，其特征在于，所述充电检测单元(6)包括第三检测电阻(601)、第四检测电阻(602)、第二稳压器(603)，第二限流电阻(604)，所述第三检测电阻(601)与第四检测电阻(602)串联，然后再并联在PACK+和PACK
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两端，第二稳压器(603)、第二限流电阻(604)串联支路与第三检测电阻(601)、第四检测电阻(602)串联支路并联，第二稳压器(603)的反馈端与第三检测电阻(601)、第四检测电阻(602)串联支路中点相连。4.如权利要求1所述的两电芯锂离子电池充放电保...

【专利技术属性】
技术研发人员：冬雷，方淑星，马滢，杨瑾瑜，闵星旖，杨洁，
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：