CN105375581A - 基于能量均衡的串联锂电池组保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池组管理设备技术领域，具体地说是一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于设有控制器、与控制器相连接的能量均衡电路、与控制器相连接的保护电路，所述能量均衡电路包括电压采样电路、整流滤波电路、A/D转换电路、均衡开关电路，其中电压采样电路采集串联的相邻的两个单体锂电池之间的电压值，电压采样电路的输出端与整流滤波电路相连接，整流滤波电路的输出端经A/D转换电路与控制器相连，均衡开关电路的控制端与控制器相连，均衡开关电路串接在相邻的两个彼此串联的单体锂电池之间，相对与现有技术，具有结构合理、工作稳定，能够有效提高锂电池组工作安全性等显著的优点。

Description

基于能量均衡的串联锂电池组保护装置

技术领域：

本发明涉及锂电池组管理设备技术领域，具体地说是一种结构合理、工作稳定，能够有效提高锂电池组工作安全性的基于能量均衡的串联锂电池组保护装置。

背景技术：

由于锂电池具有体积小、质量轻、电压高、功率大、自放电少以及使用寿命长等特点，逐渐成为动力电池的主流选择，锂电池在用作动力电池时，往往由多组锂电池进行串联使用，然而各单体锂电池的内部特性各有差异，导致单体锂电池的充、放电特性不一致，当锂电池组中单体电池发生过充、过流等问题，会导致锂电组工作异常，甚至造成安全隐患。

为了克服锂电池组中各单体电池的差异对锂电池组整体工作状态带来的不良影响，应在锂电池的充放电过程中进行均衡处理，现阶段的能量均衡处理多通过控制器控制继电器网络来切换均衡电路与不同单体锂电池相连接，由均衡电路对单体锂电池进行充放电保护，这种均衡保护电路需要一对一的多组继电器均衡控制电路，结构复杂，处理效率较低。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种结构合理、工作稳定，能够有效提高锂电池组工作安全性的基于能量均衡的串联锂电池组保护装置。

本发明可以通过以下措施达到：

一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于设有控制器、与控制器相连接的能量均衡电路、与控制器相连接的保护电路，所述能量均衡电路包括电压采样电路、整流滤波电路、A/D转换电路、均衡开关电路，其中电压采样电路采集串联的相邻的两个单体锂电池之间的电压值，电压采样电路的输出端与整流滤波电路相连接，整流滤波电路的输出端经A/D转换电路与控制器相连，均衡开关电路的控制端与控制器相连，均衡开关电路串接在相邻的两个彼此串联的单体锂电池之间。

本发明所述电压采样电路与整流滤波电路之间还设有光耦隔离电路，所述A/D转换电路中设有ADC芯片，并采用可以采集正负电压值的ADC芯片。

本发明所述与控制器相连接的保护电路设有温度采集电路、过流保护电路、过压保护电路，其中温度采集电路采集锂电池组的温度值，过流保护电路中设有电流采样电路以及用于及时切断充放电电路的过流保护开关电路。

本发明中所述电流采样电路设有闭环霍尔式电流传感器、电流采集芯片、电压跟随器，其中闭环霍尔式电流传感器的输出端与地之间串联电阻，电压跟随器与电流采集芯片相连接。

本发明所述控制器中设有DS2348的微处理芯片，并设有与微处理芯片相连接的显示电路、开关控制电路、通信电路，其中显示电路的输出端与液晶屏相连接，微处理芯片经通信电路与外部上位机或上位控制***完成数据沟通。

本发明在使用过程中，通过能量均衡电路中的电压采样电路分别采集串联锂电池组内相邻的单体锂电池的节点电压值，并根据节点电压值的高低控制均衡开关电路的闭合方向，使锂电池组内的单体锂电池彼此进行充电均衡，电流由电压高的单体锂电池流向电压低的单体锂电池，从而完成锂电池内部的动态均衡处理，此过程中不需要外接充电电路以及外部电源，整个均衡电路的结构较现有动态均衡电路更简便，同时提供了为保证锂电池组争产工作的保护电路，保护电路中设有电流采样电路、电压采样电路以及温度采样电路，防止锂电池组工作过程中温度过高、电流过大等异常情况对锂电池的损坏，特别适用于大功率串联锂电池组的使用，与现有技术相比，降低了均衡***的连线复杂度，具有结构合理、工作可靠等显著的优点。

附图说明：

附图1是本发明的结构框图。

附图2是本发明中能量均衡电路的结构框图。

附图标记：控制器1、能量均衡电路2、保护电路3、电压采样电路4、整流滤波电路5、A/D转换电路6、均衡开关电路7、光耦隔离电路8温度采集电路9、过流保护电路10、过压保护电路11、微处理芯片12、显示电路13、开关控制电路14、通信电路15、液晶屏16。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，本发明提出了一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于设有控制器1、与控制器1相连接的能量均衡电路2、与控制器1相连接的保护电路3，所述能量均衡电路2包括电压采样电路4、整流滤波电路5、A/D转换电路6、均衡开关电路7，其中电压采样电路4采集串联的相邻的两个单体锂电池之间的电压值，电压采样电路4的输出端与整流滤波电路5相连接，整流滤波电路5的输出端经A/D转换电路6与控制器1相连，均衡开关电路7的控制端与控制器1相连，均衡开关电路7串接在相邻的两个彼此串联的单体锂电池之间。

本发明所述电压采样电路4与整流滤波电路5之间还设有光耦隔离电路8，所述A/D转换电路6中设有ADC芯片，并采用可以采集正负电压值的ADC芯片。

本发明所述与控制器1相连接的保护电路3设有温度采集电路9、过流保护电路10、过压保护电路11，其中温度采集电路9采集锂电池组的温度值，过流保护电路10中设有电流采样电路以及用于及时切断充放电电路的过流保护开关电路。

本发明中所述电流采样电路设有闭环霍尔式电流传感器、电流采集芯片、电压跟随器，其中闭环霍尔式电流传感器的输出端与地之间串联电阻，电压跟随器与电流采集芯片相连接。

本发明所述控制器1中设有DS2348的微处理芯片12，并设有与微处理芯片12相连接的显示电路13、开关控制电路14、通信电路15，其中显示电路13的输出端与液晶屏16相连接，微处理芯片12经通信电路15与外部上位机或上位控制***完成数据沟通。

本发明在使用过程中，通过能量均衡电路2中的电压采样电路4分别采集串联锂电池组内相邻的单体锂电池的节点电压值，并根据节点电压值的高低控制均衡开关电路的闭合方向，使锂电池组内的单体锂电池彼此进行充电均衡，电流由电压高的单体锂电池流向电压低的单体锂电池，从而完成锂电池内部的动态均衡处理，此过程中不需要外接充电电路以及外部电源，整个均衡电路的结构较现有动态均衡电路更简便，同时提供了为保证锂电池组争产工作的保护电路，保护电路中设有电流采样电路、电压采样电路以及温度采样电路，防止锂电池组工作过程中温度过高、电流过大等异常情况对锂电池的损坏，特别适用于大功率串联锂电池组的使用，与现有技术相比，降低了均衡***的连线复杂度，具有结构合理、工作可靠等显著的优点。

Claims (5)

1.一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于设有控制器、与控制器相连接的能量均衡电路、与控制器相连接的保护电路，所述能量均衡电路包括电压采样电路、整流滤波电路、A/D转换电路、均衡开关电路，其中电压采样电路采集串联的相邻的两个单体锂电池之间的电压值，电压采样电路的输出端与整流滤波电路相连接，整流滤波电路的输出端经A/D转换电路与控制器相连，均衡开关电路的控制端与控制器相连，均衡开关电路串接在相邻的两个彼此串联的单体锂电池之间。

2.根据权利要求1所述的一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于所述电压采样电路与整流滤波电路之间还设有光耦隔离电路，所述A/D转换电路中设有ADC芯片，并采用采集正负电压值的ADC芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于所述与控制器相连接的保护电路设有温度采集电路、过流保护电路、过压保护电路，其中温度采集电路采集锂电池组的温度值，过流保护电路中设有电流采样电路以及用于及时切断充放电电路的过流保护开关电路。

4.根据权利要求3所述的一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于所述电流采样电路设有闭环霍尔式电流传感器、电流采集芯片、电压跟随器，其中闭环霍尔式电流传感器的输出端与地之间串联电阻，电压跟随器与电流采集芯片相连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于能量均衡的串联锂电池组保护装置，其特征在于所述控制器中设有DS2348的微处理芯片，并设有与微处理芯片相连接的显示电路、开关控制电路、通信电路，其中显示电路的输出端与液晶屏相连接，微处理芯片经通信电路与外部上位机或上位控制***完成数据沟通。