CN207801531U - 电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池保护电路，用于对电芯模块进行充放电保护。电池保护电路包括至少2个的充电开关、至少2个的放电开关及控制模块；控制模块用于连接充电开关及放电开关，并发出充电控制信号及放电控制信号，控制模块发出充电控制信号时，控制所有充电开关闭合且控制所有放电开关断开，使所有电芯模块并联后进行充电；控制模块发出放电控制信号时，控制所有放电开关闭合且控制所有充电开关断开，使所有电芯模块串联后进行放电。上述电池保护电路使电路中的各电芯可以充分充电及充分放电，使各电芯的内部性能一致性更好，在充放电循环中，各部分电芯都可以充分利用，自动平衡。

Description

电池保护电路

技术领域

本实用新型涉及电池领域，特别是涉及电池保护电路。

背景技术

目前，可充电电池在各产品中的应用日益广阔。以锂电池为例，在锂电池的使用过程中，经常需要对锂电池进行反复充放电操作，为了保护锂电池在充放电操作中不会损坏，人们设计出锂电池充放电保护电路。在实际应用中，由于单节锂电池的电压和容量较低，而对于电压要求较高的领域，就需要串联多节锂电池进行应用，同时，由于锂电池的充放电都必须严格控制在准确的范围以内，才能保证锂电池的寿命，因此，多串锂电池的保护电路更加复杂，对保护电路的要求也更高。在锂电池串联电路中，由于各单节锂电池内部特性不一致，经常会导致各单节锂电池充放电不一致，影响电池组的性能，降低电池寿命。

目前普遍的锂电池保护电路，是监测保护电路中每一串锂电池的电压，当其中某一串锂电池的电压达到限定的保护电压值时，控制模块会将整个回路断开。这就导致了同一个电路中的某两串锂电池之间存在容量差，而随着充放电次数增加，容量差会越来越大，最终导致部分锂电池不能充分利用，造成能量的浪费以及电池的损耗。

实用新型内容

基于此，有必要针对可充电电池串联电路内部一致性不高的问题，提供一种一致性更好，在充放电循环中，各部分电池都可以充分利用，自动平衡的电池保护电路。

一种电池保护电路，用于对电芯模块进行充放电保护，其特征在于，包括至少2个的充电开关、至少2个的放电开关及控制模块；

电芯模块包括至少2个并联的电芯；

电芯模块的正极及负极分别连接一个充电开关，充电开关远离电芯模块的一端连接充电电压；

电芯模块的正极及负极还分别连接一个放电开关，放电开关远离电芯模块的一端连接用电设备；

控制模块用于连接充电开关及放电开关，并发出充电控制信号及放电控制信号，控制模块发出充电控制信号时，控制所有充电开关闭合且控制所有放电开关断开，使一个电芯模块进行充电或2个以上的电芯模块并联后进行充电；

控制模块发出放电控制信号时，控制所有放电开关闭合且控制所有充电开关断开，使一个电芯模块进行放电或2个以上的电芯模块串联后进行放电。

上述电池保护电路，通过充电开关及放电开关的设置，使电芯模块在充电时处于并联状态，在放电时处于串联状态。因此，能够使电路中的各电芯均充分充电及充分放电，进而使各电芯的内部性能一致性更好，在充放电循环中，各部分电芯都可以充分利用，自动平衡。可以使全部电芯得到充分利用，避免造成能量的浪费以及电芯的损耗。

在其中一个实施例中，电芯模块为锂电池模块。

在其中一个实施例中，充电开关为MOS管。

在其中一个实施例中，充电开关为继电器的常开开关。

在其中一个实施例中，放电开关为MOS管。

在其中一个实施例中，放电开关为继电器的常开开关。

在其中一个实施例中，控制模块发出充电控制信号时，充电开关、电芯模块与充电电压形成充电回路。

在其中一个实施例中，控制模块发出放电控制信号时，放电开关、电芯模块与用电设备形成放电回路。

在其中一个实施例中，电池保护电路还包括电压检测模块，电压检测模块同时连接电芯模块及控制模块的输入端，电压检测模块检测到电芯模块两端的电压高于充电阈值时，发送高电压信号，使控制模块停止发出充电控制信号，并控制所有充电开关断开，使所有电芯模块停止充电。

在其中一个实施例中，电池保护电路还包括电压检测模块，电压检测模块同时连接电芯模块及控制模块的输入端，电压检测模块检测到电芯模块的电压低于放电阈值时，发送低电压信号，使控制模块停止发出放电控制信号，并控制所有放电开关断开，使所有电芯模块停止放电。

上述电池保护电路，在电芯电量低于放电阈值时停止放电，在电芯电量高于充电阈值时停止充电，使电芯的充放电严格控制在准确的范围以内，防止了电芯的过充和过放，保护了电芯的性能，增加了电芯的使用寿命。

附图说明

图1为一个实施例中的电池保护电路图；

图2为一个实施例中的电芯模块的局部电路图；

图3为另一个实施例中的电池保护电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型实施例提供了一种电池保护电路，如图1所示，本实施例的电池保护电路用于对电芯模块100进行充放电保护，包括至少2个的充电开关200、至少2个的放电开关300及控制模块400。

在本实施例中，电芯模块100包括至少2个并联的电芯，如图2所示。

在本实施例中，电芯模块100的正极及负极分别连接一个充电开关200，充电开关200远离电芯模块100的一端连接充电电压500。电芯模块100的正极及负极还分别连接一个放电开关300，放电开关300远离电芯模块100的一端连接用电设备的电路接头600。其中，电芯模块100的正极连接电路接头600的正极601，电芯模块100的负极连接电路接头600的负极602。用电设备通过电路接头600的正极601和电路接头600的负极602与电池保护电路连接进行用电。

在本实施例中，控制模块400用于连接充电开关200及放电开关300，并发出充电控制信号401及放电控制信号402，控制模块400发出充电控制信号401时，控制所有充电开关200闭合且控制所有放电开关300断开，使一个电芯模块100进行充电或2个以上的电芯模块100并联后进行充电。控制模块400发出放电控制信号402时，控制所有放电开关300闭合且控制所有充电开关200断开，使一个电芯模块100进行放电或2个以上的电芯模块100串联后进行放电。

在本实施例中，电芯模块100可以只有一个，也可以有多个。当电芯模块100只有一个时，控制模块400通过充电控制信号401控制电芯模块100的充电，通过放电控制信号402控制电芯模块100的放电。当电芯模块100有多个时，控制模块400通过充电控制信号401控制多个电芯模块100并联充电，通过放电控制信号402控制多个电芯模块100串联放电。

下面结合图2，以本实施例中的局部电路为例，对本实施例进行具体说明。

在本实施例中，每一个电芯模块100的正极及负极分别连接一个放电开关K1。其中，当电路充电时，放电开关K1用于将每一个电芯模块100之间的连接断开，以防止电芯模块100短路；当电路放电时，放电开关K1用于将每一个电芯模块100串联在一起，使电芯放电充分。因此，每一个电芯模块100对应的放电开关K1可以只有一个，每一个电芯模块100对应的放电开关K1也可以有两个。

其中，当一个电芯模块100对应的放电开关K1只有一个时，有两种连接方式。在其中一种连接方式中，放电开关K1的一端连接对应电芯模块100的正极，另一端连接其他电芯模块100的负极或者连接用电设备的电路接头600的负极602。在另一种连接方式中，放电开关K1的一端连接对应电芯模块100的负极，另一端连接其他电芯模块100的正极或者连接用电设备的电路接头600的正极601。

当一个电芯模块100对应的放电开关K1有两个时，其中一个放电开关K1的一端连接对应电芯模块100的正极，另一端连接其他电芯模块100的负极或者连接用电设备的电路接头600的负极602；其中另一个放电开关K1的一端连接对应电芯模块100的负极，另一端连接其他电芯模块100的正极或者连接用电设备的电路接头600的正极602。

在本实施例中，每一个电芯模块的正极及负极还分别连接一个充电开关K2。其中，当电路充电时，充电开关K2用于将电芯模块100的正极及负极分别与充电电压500的正极及负极相连；当电路放电时，充电开关K2用于将电芯模块100的正极及负极分别与充电电压500的正极及负极断开，使电芯模块100的正极及负极两端放电更充分。因此，每一个电芯模块100对应的充电开关K2有两个，其中一个充电开关K2的一端连接对应电芯模块100的正极，另一端连接充电电压500的正极；其中另一个充电开关K2的一端连接对应电芯模块100的负极，另一端连接充电电压500的负极。

上述电池保护电路，通过充电开关及放电开关的设置，使电芯模块在充电时处于并联状态，在放电时处于串联状态。因此，能够使电路中的各电芯均充分充电及充分放电，进而使各电芯的内部性能一致性更好，在充放电循环中，各部分电芯都可以充分利用，自动平衡。可以使全部电芯得到充分利用，避免造成能量的浪费以及电芯的损耗。

在一个实施例中，电芯模块100为锂电池模块。在本实施例中，电芯模块100优选为锂电池模块。

在一个实施例中，充电开关200为MOS管。在本实施例中，MOS管的源极和漏极分别与电芯模块100和充电电压500连接，MOS管的栅极与控制模块400连接。控制模块400通过栅极电压来控制充电开关200的开关状态。

在一个实施例中，充电开关200为继电器的常开开关。在本实施例中，继电器的常开开关的两端分别与电芯模块100和充电电压500连接，继电器的线圈与控制模块400连接。控制模块400通过继电器的线圈的通电状态来控制充电开关200的开关状态。

在一个实施例中，放电开关300为MOS管。在本实施例中，MOS管的源极和漏极分别与电芯模块100和用电设备的电路接头600连接，或者，MOS管的源极和漏极分别与两个电芯模块100连接，MOS管的栅极与控制模块400连接。控制模块400通过栅极电压来控制放电开关300的开关状态。

在一个实施例中，放电开关300为继电器的常开开关。在本实施例中，继电器的常开开关的两端分别与电芯模块100和用电设备的电路接头600连接，或者，继电器的常开开关的两端分别与两个电芯模块100连接，继电器的线圈与控制模块400连接。控制模块400通过继电器的线圈的通电状态来控制放电开关300的开关状态。

在一个实施例中，控制模块400发出充电控制信号401时，所有充电开关200闭合且所有放电开关300断开。此时，充电开关200、电芯模块100与充电电压500形成充电回路。

在一个实施例中，控制模块400发出放电控制信号402时，所有放电开关300闭合且所有充电开关200断开。此时，放电开关300、电芯模块100、用电设备的电路接头600以及用电设备形成放电回路。

在一个实施例中，如图3所示，电池保护电路还包括电压检测模块700。电压检测模块700的正极及负极分别与电芯模块100的正极及负极连接，电压检测模块700的输出端与控制模块400的输入端连接。电压检测模块700检测到电芯模块100的正极及负极两端的电压高于充电阈值时，发送高电压信号，使控制模块400停止发出充电控制信号401，控制所有充电开关200断开，使所有电芯模块100停止充电。

在本实施例中，电压检测模块700用于监测电池保护电路的充电安全。其中，充电阈值由人为设定，当电压检测模块700监测到电芯模块100的正极及负极两端的电压高于充电阈值时停止充电，以防止电芯模块100过充电。当电池发生过充电时，会导致电池内压升高、电池变形、漏液等许多不良现象，严重时甚至会造成电池***或者着火。因此，防止电池过充电是十分重要的。

在一个实施例中，如图3所示，电池保护电路还包括电压检测模块700。电压检测模块700的正极及负极分别与电芯模块100的正极及负极连接，电压检测模块700的输出端与控制模块400的输入端连接。电压检测模块700检测到电芯模块100的正极及负极两端的电压低于放电阈值时，发送低电压信号，使控制模块400停止发出放电控制信号402，控制所有放电开关300断开，使所有电芯模块100停止放电。

在本实施例中，电压检测模块700用于监测电池保护电路的放电安全。其中，放电阈值由人为设定，当电压检测模块700检测到电芯模块100的正极及负极两端的电压低于放电阈值时停止放电，以防止电芯模块100过放电。当电池发生过放电时，会导致电池极片上的正负极活性物质的可逆性受到破坏，从而导致电池的可供电时间越来越短。因此，防止电池过充电也是十分重要的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，用于对电芯模块进行充放电保护，其特征在于，包括至少2个的充电开关、至少2个的放电开关及控制模块；

所述电芯模块包括至少2个并联的电芯；

所述电芯模块的正极及负极分别连接一个充电开关，所述充电开关远离所述电芯模块的一端连接充电电压；

所述电芯模块的正极及负极还分别连接一个放电开关，所述放电开关远离所述电芯模块的一端连接用电设备；

所述控制模块用于连接所述充电开关及所述放电开关，并发出充电控制信号及放电控制信号，所述控制模块发出充电控制信号时，控制所有充电开关闭合且控制所有放电开关断开，使一个电芯模块进行充电或2个以上的电芯模块并联后进行充电；

所述控制模块发出放电控制信号时，控制所有放电开关闭合且控制所有充电开关断开，使一个电芯模块进行放电或2个以上的电芯模块串联后进行放电。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电芯模块为锂电池模块。

3.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述充电开关为MOS管。

4.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述充电开关为继电器的常开开关。

5.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述放电开关为MOS管。

6.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述放电开关为继电器的常开开关。

7.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制模块发出充电控制信号时，所述充电开关、所述电芯模块与充电电压形成充电回路。

8.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制模块发出放电控制信号时，所述放电开关、所述电芯模块与用电设备形成放电回路。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电池保护电路，其特征在于，还包括电压检测模块，所述电压检测模块同时连接所述电芯模块及所述控制模块的输入端，所述电压检测模块检测到所述电芯模块两端的电压高于充电阈值时，发送高电压信号，使所述控制模块停止发出充电控制信号，并控制所有充电开关断开，使所有电芯模块停止充电。

10.根据权利要求1至8任一项所述的电池保护电路，其特征在于，还包括电压检测模块，所述电压检测模块同时连接所述电芯模块及所述控制模块的输入端，所述电压检测模块检测到所述电芯模块的电压低于放电阈值时，发送低电压信号，使所述控制模块停止发出放电控制信号，并控制所有放电开关断开，使所有电芯模块停止放电。