CN206461381U - 一种锂离子电池组充放电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池组充放电保护电路，其包括：若干相互独立、且各自分别与锂离子电池组内的各单节锂离子电芯一一对应连接，用以对单节锂离子电芯进行充电电压监测、放电电压监测、平衡电量控制的电量控制模块；用以控制锂离子电池组的输入输出链路进行开通、关闭操作的开关器件；用以接收电量控制模块的信号、控制所述开关器件开启或者关闭并控制过放信号输出的触发控制模块；用以输出相应过放信号的过放信号输出模块；以及用以解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的过放控制解除模块。本实用新型能够完成对多串锂离子电池组的充放电过程进行安全管理。

Description

一种锂离子电池组充放电保护电路

技术领域

本实用新型涉及充放电保护电路，具体的说涉及一种锂离子电池组的充放电保护电路。

背景技术

多串锂离子电池组，是由多个单体锂离子电芯串联构成。由于锂离子电池单电池在制造过程中总会在性能上有微小的偏差，尽管可以通过分选和检测配组保持其一致性，但是由于锂离子电池的本身特性，其在使用过程中，性能也总会出现变化，导致电池的均匀一致性降低，从而影响电池组的性能和使用寿命。例如在电池组的充放电过程中，尤其是充电至电压过高，或者放电至电压过低，都会对锂离子电池产生损伤，甚至引起燃烧***等不良现象，因此在锂离子电池组充放电使用过程中，需要配备保护电路使用，保证锂离子电池组的安全和延长使用寿命。

目前的保护电路都是在充电至预置电压时停止充电，放电至预置电压时停止放电。但是在一些特殊应用领域(如无人机)停止放电可能会造成用电设备的损坏，因此需要一种能灵活切换状态的保护电路。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种锂离子电池组充放电保护电路，以完成对多串锂离子电池组的充放电过程进行安全管理。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于，包括：

若干相互独立、且各自分别与锂离子电池组内的各单节锂离子电芯一一对应连接，用以对单节锂离子电芯进行充电电压监测、放电电压监测、平衡电量控制的电量控制模块；

与所述锂离子电池组连接，用以控制锂离子电池组的输入输出链路进行开通、关闭操作的开关器件；

与各所述电量控制模块连接，用以接收电量控制模块的信号、控制所述开关器件开启或者关闭并控制过放信号输出的触发控制模块；

与所述触发控制模块连接，用以输出相应过放信号的过放信号输出模块；

以及用以解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的过放控制解除模块。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述的电量控制模块采用S-8029A芯片，用以通过S-8029A芯片完成对单节锂离子电芯进行充电电压监测、放电电压监测、平衡电量控制过程。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述开关器件包括用以控制锂离子电池组的输入输出链路、以完成锂离子电池组的充电过程的充电开关以及用以控制锂离子电池组的输入输出链路、以完成锂离子电池组的放电过程的放电开关。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述过放信号输出模块通过DOCT端口输出过放信号。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述过放控制解除模块包括：

与外部监控电路联机，用以解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的第一过放控制解除模块；

以及用以以手动方式解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的第二过放控制解除模块。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述第一过放控制解除模块采用与外部监控电路联机的输入端口模块。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述第二过放控制解除模块采用开关元件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型有效解决了多串锂离子电池组保护电路实现灵活过放保护的问题，进而保证了锂离子电池组的充放电安全和提高了使用寿命，其也能够实现对不同的用电设备做出灵活的过放保护状态，如其在一些特殊的应用场合(无人机)，可以屏蔽过放保护功能，为设备的安全可控赢得更多的时间；且可以根据不同的应用领域，通过过放控制解除模块(联机方式)/(手动方式)，实现灵活切换选择是否进行过放保护。

附图说明

图1为本实用新型所述锂离子电池组充放电保护电路结构示意图；

图2为本实用新型所述锂离子电池组充放电保护电路电路明实施例图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型所述的锂离子电池组充放电保护电路其主要包括：电量控制模块、开关器件、触发控制模块、过放信号输出模块以及过放控制解除模块；

其中，所述电量控制模块用以对与其对应连接的单节锂离子电芯进行充电电压监测、放电电压监测、平衡电量控制，具体数量依据锂离子电池组中的单节锂离子电芯的数量而定；具体的作为优选实例，所述的电量控制模块采用S-8029A芯片，均可通过对S-8029A芯片的设定来自动控制完成对单节锂离子电芯进行充电电压监测、放电电压监测、平衡电量控制过程，所述的充电电压控制为在充电状态时，当锂离子电池电压上升到S-8209的预置过充电压时，输出信号给触发控制模块来关闭开关器件，停止充电；所述的放电电压控制为在放电状态时，当锂离子电池电压下降到S-8209的预置过放电压时，输出信号给触发控制模块来关闭开关器件，停止放电；所述的充电电量平衡控制为在充电状态时，当锂离子电池组中串联多个电芯间出现电量不平衡时，对高于平衡电压的单节电芯通过控制MB元件来放电，进而达到各电芯间的电压平衡；

所述开关器件包括充电开关及放电开关，其用于通过对锂离子电池组的输入输出链路进行开通、关闭操作实现对锂离子电池组的充电状态或者放电状态的控制过程；具体的，如图2所示，元件C-FET1为充电开关，元件为D-FET1为放电开关；

所述触发控制模块分别与各所述电量控制模块连接，其用以接收电量控制模块的电压信号，控制所述开关器件开启或者关闭并通过控制DOCT端口控制过放信号输出过程；具体的，如图2所示，所述触发控制模块包括用以控制充电开关的元件Q11以及用以控制放电开关的元件Q12；

所述过放信号输出模块用以通过触发控制模块实现对锂离子电池组的放电状态进行监测并输出相应过放信号，即若锂离子电池组出现过放情况则输出过放信号，便于操作人员采取相应措施；具体的作为优选实例，所述过放信号输出模块通过DOCT端口输出过放信号，该过放信号可作为联机保护电路判断当前电池组是否过放的依据，存在过放则做出必要的提示及采取相应的措施(如开启锂离子电池组充放电保护电路中外设的过放保护电路)，如所述的过放信号在电池组处于放电状态时，电池组电压高于所设定的过放电压时则其为高电平；低于过放电压时则其为低电平；

所述过放控制解除模块其用以解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态；具体的作为优选实例，所述过放控制解除模块包括：与外部监控电路联机，用以以联机方式解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的第一过放控制解除模块以及用以以手动方式解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的第二过放控制解除模块，通过两种解除方式灵活地切换锂离子电池组的过放保护状态；更进一步的，作为本实用新型的优选实例，所述第一过放控制解除模块采用与外部监控电路联机的输入端口模块，通过此端口与其他电路联机，实现灵活切换过放保护模式，如该输入端口联机时需设定为OC(开集电极)模式，即使得当输入信号为高阻状态时，对过放保护电路的原有状态没有影响；当输入信号为低电平状态时，屏蔽过放保护功能即关闭过放保护电路；进一步的，所述第二过放控制解除模块采用开关元件S1，可通过此开关来实现切换过放保护模式；即如图2，当开关S1为断开状态时对过放保护电路的原有状态没有影响；当开关S1为接通状态时屏蔽过放保护功能。

基于上述设计，下面给出具体的锂离子电池组充放电保护电路实例：

如图2所示，电量控制模块采用芯片S-8029A，其通过引脚CTLC、CTLD、CO、DO与其他元件实现联级，进而对各串联锂离子单电池实现控制；具体的，在锂离子电池组处于充电状态时，通过引脚VDD监测与其连接的单节锂离子电芯的电压，并通过引脚CB控制MB导通、截止来进行平衡电量控制，如当电芯电压至过充电压时(过充电压、过放电压、平衡电量电压均可通过选型S-8209A进行控制)，引脚CO输出信号关闭Q11，则充电开关C-FET1随之截止，进而使得锂离子电池组停止充电；在锂离子电池组处于放电状态时，通过引脚VDD监测单节锂离子电芯的电压，当电压下降至过放电压时，引脚DO输出信号关闭Q12，则DOCT端口输出过放信号，同时Q7截止，此时若无过放控制解除模块干预(即两个过放控制解除模块均为低电平)，则Q8导通，放电开关D-FET1随之截止，锂离子电池组停止放电；若第一过放控制解除模块为低电平或者过第二放控制解除模块为低电平则Q8截止，则放电开关D-FET1导通，进而锂离子电池组继续放电；同时所述DOCT端口的过放信号输出过程为：当锂离子电池组处于放电状态时，若输出电压在预定的过放电压以上，则输出高电平；若输出电压降至过放电压，则输出低电平，且上述第一过放控制解除模块通过DOCTC端口接收来自联机的信号，联机电路需设置成OC模式(开集电极模式)，即当联机电路设置为高阻状态时，表示不进行干预；当联机电路设置为低电平状态时，表示不需要过放保护控制；上述第二过放控制解除模块，通过开关S1进行手动设置，当S1为断开状态时，表示不进行干预；当S1为接通状态时，表示不需要过放保护控制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于，包括：

若干相互独立、且各自分别与锂离子电池组内的各单节锂离子电芯一一对应连接，用以对单节锂离子电芯进行充电电压监测、放电电压监测、平衡电量控制的电量控制模块；

与所述锂离子电池组连接，用以控制锂离子电池组的输入输出链路进行开通、关闭操作的开关器件；

与各所述电量控制模块连接，用以接收电量控制模块的信号、控制所述开关器件开启或者关闭并控制过放信号输出的触发控制模块；

与所述触发控制模块连接，用以输出相应过放信号的过放信号输出模块；

以及与所述锂离子电池组连接，用以解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的过放控制解除模块。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于：

所述的电量控制模块采用S-8029A芯片。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于：

所述开关器件包括用以控制锂离子电池组的输入输出链路以完成锂离子电池组的充电过程的充电开关以及用以控制锂离子电池组的输入输出链路以完成锂离子电池组的放电过程的放电开关。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于：

所述过放信号输出模块通过DOCT端口输出过放信号。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于：

所述过放控制解除模块包括：

与外部监控电路联机，用以解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的第一过放控制解除模块；

以及用以以手动方式解除锂离子电池组的过放保护状态并使得所述锂离子电池组恢复放电状态的第二过放控制解除模块。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于：

所述第一过放控制解除模块采用与外部监控电路联机的输入端口模块。

7.根据权利要求5所述的锂离子电池组充放电保护电路，其特征在于：

所述第二过放控制解除模块采用开关元件。