基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及鋰電池組管理設備技術領域，具體地說是一種結構合理、工作穩定，能夠有效提高鋰電池組工作安全性的基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置。
【背景技術】
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[0002]由于鋰電池具有體積小、質量輕、電壓高、功率大、自放電少以及使用壽命長等特點，逐漸成為動力電池的主流選擇，鋰電池在用作動力電池時，往往由多組鋰電池進行串聯使用，然而各單體鋰電池的內部特性各有差異，導致單體鋰電池的充、放電特性不一致，當鋰電池組中單體電池發生過充、過流等問題，會導致鋰電組工作異常，甚至造成安全隱患。
[0003]為了克服鋰電池組中各單體電池的差異對鋰電池組整體工作狀態帶來的不良影響，應在鋰電池的充放電過程中進行均衡處理，現階段的能量均衡處理多通過控制器控制繼電器網絡來切換均衡電路與不同單體鋰電池相連接，由均衡電路對單體鋰電池進行充放電保護，這種均衡保護電路需要一對一的多組繼電器均衡控制電路，結構復雜，處理效率較低。
【發明內容】
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[0004]本發明針對現有技術中存在的缺點和不足，提出了一種結構合理、工作穩定，能夠有效提高鋰電池組工作安全性的基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置。
[0005]本發明可以通過以下措施達到:
[0006]一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于設有控制器、與控制器相連接的能量均衡電路、與控制器相連接的保護電路，所述能量均衡電路包括電壓采樣電路、整流濾波電路、A/D轉換電路、均衡開關電路，其中電壓采樣電路采集串聯的相鄰的兩個單體鋰電池之間的電壓值，電壓采樣電路的輸出端與整流濾波電路相連接，整流濾波電路的輸出端經A/D轉換電路與控制器相連，均衡開關電路的控制端與控制器相連，均衡開關電路串接在相鄰的兩個彼此串聯的單體鋰電池之間。
[0007]本發明所述電壓采樣電路與整流濾波電路之間還設有光耦隔離電路，所述A/D轉換電路中設有ADC芯片，并采用可以采集正負電壓值的ADC芯片。
[0008]本發明所述與控制器相連接的保護電路設有溫度采集電路、過流保護電路、過壓保護電路，其中溫度采集電路采集鋰電池組的溫度值，過流保護電路中設有電流采樣電路以及用于及時切斷充放電電路的過流保護開關電路。
[0009]本發明中所述電流采樣電路設有閉環霍爾式電流傳感器、電流采集芯片、電壓跟隨器，其中閉環霍爾式電流傳感器的輸出端與地之間串聯電阻，電壓跟隨器與電流采集芯片相連接。
[0010]本發明所述控制器中設有DS2348的微處理芯片，并設有與微處理芯片相連接的顯示電路、開關控制電路、通信電路，其中顯示電路的輸出端與液晶屏相連接，微處理芯片經通信電路與外部上位機或上位控制系統完成數據溝通。
[0011]本發明在使用過程中，通過能量均衡電路中的電壓采樣電路分別采集串聯鋰電池組內相鄰的單體鋰電池的節點電壓值，并根據節點電壓值的高低控制均衡開關電路的閉合方向，使鋰電池組內的單體鋰電池彼此進行充電均衡，電流由電壓高的單體鋰電池流向電壓低的單體鋰電池，從而完成鋰電池內部的動態均衡處理，此過程中不需要外接充電電路以及外部電源，整個均衡電路的結構較現有動態均衡電路更簡便，同時提供了為保證鋰電池組爭產工作的保護電路，保護電路中設有電流采樣電路、電壓采樣電路以及溫度采樣電路，防止鋰電池組工作過程中溫度過高、電流過大等異常情況對鋰電池的損壞，特別適用于大功率串聯鋰電池組的使用，與現有技術相比，降低了均衡系統的連線復雜度，具有結構合理、工作可靠等顯著的優點。
【附圖說明】
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[0012]附圖1是本發明的結構框圖。
[0013]附圖2是本發明中能量均衡電路的結構框圖。
[0014]附圖標記:控制器1、能量均衡電路2、保護電路3、電壓采樣電路4、整流濾波電路5、A/D轉換電路6、均衡開關電路7、光耦隔離電路8溫度采集電路9、過流保護電路10、過壓保護電路11、微處理芯片12、顯示電路13、開關控制電路14、通信電路15、液晶屏16。
【具體實施方式】
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[0015]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0016]如附圖1所示，本發明提出了一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于設有控制器1、與控制器1相連接的能量均衡電路2、與控制器1相連接的保護電路3，所述能量均衡電路2包括電壓采樣電路4、整流濾波電路5、A/D轉換電路6、均衡開關電路7，其中電壓采樣電路4采集串聯的相鄰的兩個單體鋰電池之間的電壓值，電壓采樣電路4的輸出端與整流濾波電路5相連接，整流濾波電路5的輸出端經A/D轉換電路6與控制器1相連，均衡開關電路7的控制端與控制器1相連，均衡開關電路7串接在相鄰的兩個彼此串聯的單體鋰電池之間。
[0017]本發明所述電壓采樣電路4與整流濾波電路5之間還設有光耦隔離電路8，所述A/D轉換電路6中設有ADC芯片，并采用可以采集正負電壓值的ADC芯片。
[0018]本發明所述與控制器1相連接的保護電路3設有溫度采集電路9、過流保護電路10、過壓保護電路11，其中溫度采集電路9采集鋰電池組的溫度值，過流保護電路10中設有電流采樣電路以及用于及時切斷充放電電路的過流保護開關電路。
[0019]本發明中所述電流采樣電路設有閉環霍爾式電流傳感器、電流采集芯片、電壓跟隨器，其中閉環霍爾式電流傳感器的輸出端與地之間串聯電阻，電壓跟隨器與電流采集芯片相連接。
[0020]本發明所述控制器1中設有DS2348的微處理芯片12，并設有與微處理芯片12相連接的顯示電路13、開關控制電路14、通信電路15，其中顯示電路13的輸出端與液晶屏16相連接，微處理芯片12經通信電路15與外部上位機或上位控制系統完成數據溝通。
[0021]本發明在使用過程中，通過能量均衡電路2中的電壓采樣電路4分別采集串聯鋰電池組內相鄰的單體鋰電池的節點電壓值，并根據節點電壓值的高低控制均衡開關電路的閉合方向，使鋰電池組內的單體鋰電池彼此進行充電均衡，電流由電壓高的單體鋰電池流向電壓低的單體鋰電池，從而完成鋰電池內部的動態均衡處理，此過程中不需要外接充電電路以及外部電源，整個均衡電路的結構較現有動態均衡電路更簡便，同時提供了為保證鋰電池組爭產工作的保護電路，保護電路中設有電流采樣電路、電壓采樣電路以及溫度采樣電路，防止鋰電池組工作過程中溫度過高、電流過大等異常情況對鋰電池的損壞，特別適用于大功率串聯鋰電池組的使用，與現有技術相比，降低了均衡系統的連線復雜度，具有結構合理、工作可靠等顯著的優點。
【主權項】
1.一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于設有控制器、與控制器相連接的能量均衡電路、與控制器相連接的保護電路，所述能量均衡電路包括電壓采樣電路、整流濾波電路、A/D轉換電路、均衡開關電路，其中電壓采樣電路采集串聯的相鄰的兩個單體鋰電池之間的電壓值，電壓采樣電路的輸出端與整流濾波電路相連接，整流濾波電路的輸出端經A/D轉換電路與控制器相連，均衡開關電路的控制端與控制器相連，均衡開關電路串接在相鄰的兩個彼此串聯的單體鋰電池之間。2.根據權利要求1所述的一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于所述電壓采樣電路與整流濾波電路之間還設有光耦隔離電路，所述A/D轉換電路中設有ADC芯片，并采用采集正負電壓值的ADC芯片。3.根據權利要求1所述的一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于所述與控制器相連接的保護電路設有溫度采集電路、過流保護電路、過壓保護電路，其中溫度采集電路采集鋰電池組的溫度值，過流保護電路中設有電流采樣電路以及用于及時切斷充放電電路的過流保護開關電路。4.根據權利要求3所述的一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于所述電流采樣電路設有閉環霍爾式電流傳感器、電流采集芯片、電壓跟隨器，其中閉環霍爾式電流傳感器的輸出端與地之間串聯電阻，電壓跟隨器與電流采集芯片相連接。5.根據權利要求1所述的一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于所述控制器中設有DS2348的微處理芯片，并設有與微處理芯片相連接的顯示電路、開關控制電路、通信電路，其中顯示電路的輸出端與液晶屏相連接，微處理芯片經通信電路與外部上位機或上位控制系統完成數據溝通。
【專利摘要】本發明涉及鋰電池組管理設備技術領域，具體地說是一種基于能量均衡的串聯鋰電池組保護裝置，其特征在于設有控制器、與控制器相連接的能量均衡電路、與控制器相連接的保護電路，所述能量均衡電路包括電壓采樣電路、整流濾波電路、A/D轉換電路、均衡開關電路，其中電壓采樣電路采集串聯的相鄰的兩個單體鋰電池之間的電壓值，電壓采樣電路的輸出端與整流濾波電路相連接，整流濾波電路的輸出端經A/D轉換電路與控制器相連，均衡開關電路的控制端與控制器相連，均衡開關電路串接在相鄰的兩個彼此串聯的單體鋰電池之間，相對與現有技術，具有結構合理、工作穩定，能夠有效提高鋰電池組工作安全性等顯著的優點。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN105375581
【申請號】CN201510924153
【發明人】吳鵬, 聶亞奇
【申請人】合肥國盛電池科技有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月9日