一种多节动力锂电池电芯保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多节动力锂电池电芯保护电路。所述保护电路包括电池电压检测电路，所述电池电压检测电路检测电芯电压输出给MCU控制单元由MCU控制单元控制充放电回路工作实现电芯保护，所述电池电压检测电路采用差分电路差分输出每节电池的电芯电压传输给MCU实现单个电池过充及过放检测保护；该保护电路还包括与电池电芯连接的均衡电路，在电芯电压达到设定的均衡起点电压后，所述MCU控制单元控制均衡电路对该电芯执行均衡。本实用新型专利技术可实现多节电池的全面保护，适应了电动产品对电池性能的高要求，性价比高。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池保护技术，具体涉及一种用于电动产品的锂电池电芯保护电 路。
技术介绍
锂电池具有体积小、重量轻、容量大、无记忆性、放电倍率高等特点，因此广泛应用 于电动产品中。电动产品一般具有以下特点1)开机瞬间冲击电流大，且工作过程中经常 会遇到过载，电流的变化很大，这就要求电芯线路能够对工具的过载(过流)加以保护，能 够根据不同的工况灵活设置过载电流的大小及其延时，以保护工具内的马达以及电池不致 损坏。2、锂电池对充电电压有严格的要求，经常出现过电压爆炸或欠电压损坏电池两种情 况。因此，电动产品电池的充电安全性非常重要，需要对其提供高精度的过充电压保护，同 时须防止大电流充电对电池寿命的损坏。幻电动产品在有些场合还要求电池充电时禁止放 电，以避免出现意外。总结上述电动产品特点，锂电池行业急需一种适合于电动产品领域， 具有完善保护功能的锂电池电芯的保护电路。
技术实现思路
本技术需解决的问题是提供一种用于电动产品的具有多种保护功能且成本 较低的锂电池电芯保护电路。根据上述需解决的问题，本技术采取的技术方案为提供一种多节动力锂电 池电芯保护电路，包括电池电压检测电路，所述电池电压检测电路检测电芯电压输出给MCU 控制单元，由MCU控制单元控制充放电回路工作，实现电芯保护，所述电池电压检测电路采 用差分电路，差分输出每节电池的电芯电压传输给MCU，实现单个电池过充及过放检测保 护。所述保护电路进一步包括与电池电芯连接的均衡电路，在电芯电压达到设定的均 衡起点电压后，所述MCU控制单元控制均衡电路对该电芯执行均衡。所述保护电路进一步包括充放电电流检测及短路保护电路，该电路与MCU控制单 元及放电回路连接。与现有技术相比，本技术的有益效果在于所述电路不但具有过压、过流、短 路等基本保护功能，还具有均衡功能，可实现多节电池的全面保护；且电压检测电路可提供 精确的电压，适应了电动产品对电池性能的高要求，性价比较高。附图说明图1为本技术组成原理示意框图；图2为本技术实现三串电池保护电路实施例原理图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步的详细说明。如图1，本技术所述锂电池电芯保护电路锂电池电芯保护电路，包括电池电压3检测电路、均衡电路、充放电电流检测及短路保护电路；所述电池电压检测电路检测电芯电 压输出给MCU控制单元，由MCU控制单元控制充放电回路工作，实现电芯保护，所述电池电 压检测电路采用差分电路，差分输出每节电池的电芯电压传输给MCU，实现单个电池过充及 过放检测保护。本技术所述电池电压的检测是由运放组成的差分电路来实现的，而不是通过 锂电池保护IC实现的，所述电路能通过差分输出每节电池的电芯电压给MCU进行单个电池 过充以及过放检测保护。图1中，C+、C-端为充电输入端，M+、M-为放电输出端，马达等负载通过一个开关 连接在M+、M-两端，M+与电池正极同端。充电开关管处于充电正端“C+”与电池正极“M+” 之间，充电端与放电端不同，因此可以选用较低功率的充电开关管，实现成本优化。所述放电开关管连接于电芯电路负极“B-”与负极放电端子“M-”之间，放电过流 检测以及短路保护电路处于电芯负极“B-”与放电开关管之间，输出端与放电开关管连接， 通过放电开关管控制放电电路的通断。如图2为本技术一实施例电路原理图，其为一个三节串联锂电池的电池电芯 保护电路原理图。实施例中，所述电池电压检测电路包括运算放大器U1，电芯Rl、B2正端电压分别 通过电阻R8、R12输入运算放大器Ul两同向输入端组成跟随器电路用于跟随电Bi、B2电 压，运算放大器Ul中两运放及电阻R1、R3、R7、R9、R10、R13、R16、R21组成差分器电路，差分 输出对地的电芯电压即Bi、B2、B3电芯电压，最终经电阻R14、R18、R20、电容C2、C3、C4组 成的阻容滤波网络后送给MCU控制单元进行ADC采集。所述均衡电路包括开关管Ql、Q3、 Q5，MCU检测到电芯电压需均衡时即通过对应的电阻R22或R19或R17使对应的开关管Q5 或Q4或Q2导通执行均衡。所述充放电电流检测及短路保护电路包括运算放大器U3A、取 样电阻R39，流经取样电阻R39的电压经运算放大器U3A放大后最终输出给MCU控制单元， MCU控制单元根据采集到的信号识别充放电状态以及充放电电流值，进而实现过载或者充 电过流时对电池组以及马达的保护。另外，当电池组输出端P+、P-发生短路时电阻R39上 产生的压降达到一定值时，也触发由运放组成的比较器翻转，从而关闭放电MOS管Q12，对 电芯进行保护。图2所示实施例充电过电压保护功能充电时，C+接充电电源正极，C-接充电电源负极，充电电压经由开关管Q6、二极管 D2给电池组充电。MCU(似)监测电阻R20、电容C2传输过来的集成运放Ul的0UT4脚输出 的Bl电池电压；另外MCU(U2)监测电阻R18、C4传输过来的集成运放Ul的OUTl脚输出的 B2电池电压；MCU监测电阻R14、C3传输过来的集成运放Ul的0UT3脚输出的B3电池电压。 当充电电压高到一定值时，MCU监测到Bl B3任意节中出现了过充电压OV时，将通过第14 脚CO端口输出信号经电阻R36关断开关管Q10，从而关断充电MOS管Q6，切断充电回路。图2所示实施例放电欠电压保护功能当输出端口“B+/P+ ”与“P-”接上马达时，电池电流经“B+/P+ ”、马达、“P-、放电开 关MOS管Q12、电阻R39至电池组负极，负责马达启动工作。MCU(U2)监测电阻R20、电容C2 传输过来的集成运放Ul的0UT4脚输出的Bl电池电压；另外MCU(U2)监测电阻R18、C4传 输过来的集成运放Ul的OUTl脚输出的B2电池电压；MCU监测电阻R14、C3传输过来的集成运放Ul的0UT3脚输出的B3电池电压。当出现电池电压低于一定值时，MCU检测到Bl B3任意节中出现了欠充电压UV时，将通过第13脚DO端口经电阻R32关断开关管Q9，从而 关断放电MOS管Q12，切断放电回路。图2所示实施例充放电温度保护功能因锂电池在充电时过温度将会出现内部结晶的问题，放电时过温度电池内部容易 产生高压气体，对电池安全以及寿命造成影响。电池装配时温度传感器(NTC1，负温度系数 电阻)紧贴在电池表面，NTC阻值能够根据电池的温度变化成线性变化。电阻R4、NTCl的 分压值能线性反应温度的变化，MCU通过电容Cl、电阻R6组成的阻容滤波电路对反映电池 温度变化的电压进行AD采样，转换成能识别电池当前温度的值。根据充放电的不同状态， MCU能在充电时控制电池温度在0-45 °C内，放电时控制电池温度在75°C以内，从而保护电 池的安全。图2所示实施例放电过流保护功能放电时，由于外界负载原因，可能产生较大的放电电流，会对线路、马达、电池造成 损坏，需要对其保护。放电电流经电池正极、负载(一般是马达)、M0S管Q12、电流取样电阻 R39至电池负极。由于放电电流通常达到30A-50A，因此电流取样电阻R39阻值不能选择很 大，通常选择0. 002 Ω /3W的功率电阻。电流值经取样电阻R39后通过运放U3A、电阻R37本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多节动力锂电池电芯保护电路，包括电池电压检测电路，所述电池电压检测电路检测电芯电压输出给ＭＣＵ控制单元，由ＭＣＵ控制单元控制充放电回路工作，实现电芯保护，其特征在于：所述电池电压检测电路采用差分电路，差分输出每节电池的电芯电压并将其传输给ＭＣＵ，实现单个电池过充及过放检测保护。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李润朝，
申请(专利权)人：惠州市蓝微电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44