專利名稱：電池組保護裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池組管理技術領域，尤其涉及電池組保護裝置。背景技術：
鋰離子電池具有容量高、體積小、重量輕等優點，由多節鋰離子電池組成 的鋰離子電池組則以其更高的容量被應用到許多領域，例如在電動機車中，可 以利用鋰離子電池組取代傳統的鉛酸電池。鋰離子電池組一般都需要專門的電
路對其進行各種管理，比如在電池組出現過充、過;^文、過流等情況時進行有效 保護。
目前一種動力鋰離子電池的過電流保護電路，其主要技術方案是，在主電 路中串聯一個放電控制開關和一個充電控制開關，并設有可將所述放電控制開 關的兩端的電壓與設定電壓進行比較并輸出比較結果的第一過電流檢測部，和 根據所述第一過電流檢測部的輸出信號控制所述放電控制開關延時斷開的第一 延時電路；以及可將所述充電控制開關的兩端的電壓與設定電壓進行比較并輸 出比較結果的第二過電流檢測部，和根據所述第二過電流檢測部的輸出信號控 制所述充電控制開關延時斷開的第二延時電路。該過電流保護電路可以使整個 電池組在充電和放電過程中都得到過流保護，而且不會因為短時間的電流波動 而出現誤操作。
上述電路的不足之處在于，其僅僅當電池組出現過流情況時能進行保護， 對于其他有可能損壞電池的情況比如電池過放、過流、短路等不能進行保護， 存在安全隱患
本發明的發明目的是提供一種電池組保護裝置，可對電池組出現過充、過 放、過流情形時進行有效保護，且可靠性高。
為達到上述發明目的，本發明提出以下的技術方案
一種電池組保護裝置，包含一級保護單元，可對電池組出現過充、過放時
進行保護，所述一級保護單元包括
一級檢測單元，用于;f企測電池組的過充電壓值、過》文電壓值； 一級控制單元，用于設置過充電壓閾值、過放電壓閾值；還用于判斷所述
過充電壓值大于或等于充電電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充放電回路；
判斷所述過放電壓值大于或等于過放電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充放
電回路；
一級開關單元，用于根據所述一級控制單元的控制信號斷開充放電回路。 優選地，所述一級檢測單元還用于檢測電池組的溫度值； 所述一級保護單元還包括溫度保護單元，用于判斷所述檢測的溫度值大于
或等于設定溫度值時斷開充放電回路。
其中，所述溫度保護單元具體包括熱敏電阻。
優選地，所述一級保護單元具體包括單片機MC9S08AW60。
優選地，所述開關單元包括兩個二極管，分別與兩個三極管的基極相連，
述說三極管的集電極分別與兩個金屬氧化層半導體場效晶體管(MOSFET)的
柵極相連，所述兩個MOSFET的源極互連。
優選地，該裝置還包括二級保護單元，與一級^f呆護單元相連共同對電池組
進行保護，可連接1 5個電池，當電池出現過充、過放、過流時進行保護，所
述二級保護單元包括
二級檢測單元，用于檢測電池的過充電壓值、過》文、過流電壓值； 二級控制單元，用于設置過充電壓閾值、過放電壓閾值、過流電壓閾值； 還用于判斷所述過充電壓值大于或等于充電電壓閾值時，控制二級開關單元斷 開充放電回路；判斷所述過放電壓值大于或等于過^t電壓閾值時，控制二級開 關單元斷開充放電回路；判斷所述過流電壓值大于或等于過流電壓閾值時，控 制二級開關單元斷開充》文電回路；
二級開關單元，用于根據所述二級控制單元的控制信號斷開充放電回路。 優選地，該裝置包括至少兩個二級保護單元，所述二級保護單元依次連接。 優選地，所述二級保護單元具體包括芯片S8254。
其中，所述開關單元包括兩個二極管，分別與兩個三極管的基極相連，述 說三極管的集電極分別與兩個MOSFET的柵極相連，所述兩個MOSFET的源 極互連。
從以上技術方案可以看出，本發明的電池組保護裝置主要包括一個一級保 護單元和數個二級保護單元，當電池組中電池出現過充、過放、或過流時，檢 測單元檢測到的電壓值發生變動，控制單元對檢測到的電壓進行判斷，如果電 池發生過充、過放、或過流情況時，控制開關單元斷開充放電回路。二級保護 單元與一級保護單元共同對電池組進行全面的保護，可靠性高。
圖1為本發明的結構框圖2為本發明中一級保護單元較優實施例的電路圖； 圖3為本發明中二級保護單元較優實施例的電路圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明的技術方案進行詳細描述。
本發明提供一種電池組保護裝置，如1所示，主要包括一個一級保護單元 和數個二級保護單元， 一級保護單元可分別4企測電子組電池組中各個電池的過
充、過放情況，并提供有效的保護。二級保護單元可連接1 ~5個電池，當電池 組中電池數目較多時，可采用多個二級保護單元。二級保護單元與一級保護單 元一起共同對電池組進行全面的保護。
一、 一級保護單元
一級保護單元包括一級;f企測單、元一級控制單元和一級開關單元。
一級沖企測單元，用于4企測電池組的過充電壓值、過》文電壓值。 一級控制單 元，用于設置過充電壓閾值、過放電壓閾值；還用于判斷所述過充電壓值大于 或等于充電電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充;^文電回i 各；判斷所述過;^文電 壓值大于或等于過放電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充放電回路。 一級開 關單元，用于根據所述一級控制單元的控制信號斷開充放電回路。
參閱圖2，結合其較優實施例對其工作過程進行描述。
在較優實施例中， 一級保護單元一般可以采用MC9S08AW60單片機及其 外圍電路來實現。該單片機有60PIN，有16路10位的A/D轉換通道，B口、 D 口作為15路電池電壓檢測輸入，另一路用于回路的過電流檢測輸入。 一個外 部中斷口 (IRQ)用于溫度檢測產生外部中斷。C 口、 E 口作為均衡控制輸出I/O 口。單片機檢測每一顆電池電壓，當任一顆電池電壓達到過充或過放電壓值時 PTA0或PTA1就會輸出高電平，Q1或Q2導通，充放電控制MOSFET的柵 極拉底，進而斷開充或放電回路。RS為過流檢測電阻，監測值通過PTD7輸入
單片機，當回路電流超過設定值PTA1會斷開放電回路。
從圖2的電路圖可以看出，所述開關單元部分包括兩個二極管，分別與兩 個三極管的基極相連，述說三極管的集電極分別與兩個金屬氧化層半導體場效 晶體管(MOSFET)的4冊極相連，所述兩個MOSFET的源極互連。
作為本發明的進一步改進， 一級保護單元還包括溫度保護單元，以提供了 溫度保護的功能。此時， 一級檢測單元還用于檢測電溫度保護單元，溫度保護
在較優實施例中，可以在MC9S08AW60單片機及其外圍電路中增加熱敏 電阻來實現。熱敏電阻用于電池組溫度檢測，當溫度超過設定值PTA1會斷開 》丈電回路。
二、 二級保護單元
為使對電池組的保護更加全面，本發明的電池組保護裝置還包括二級保護 單元，與一級保護單元相連共同對電池組進行保護，可連接1~5個電池，當電 池出現過充、過放、過流時進行保護，所述二級保護單元包括二級檢測單元、 二級檢測單元和二級控制單元。
二級檢測單元，用于檢測電池的過充電壓值、過放、過流電壓值。二級控 制單元，用于設置過充電壓閾值、過放電壓閾值、過流電壓閾值；還用于判斷 所述過充電壓值大于或等于充電電壓閾值時，控制二級開關單元斷開充放電回 路；判斷所述過放電壓值大于或等于過放電壓閾值時，控制二級開關單元斷開 充放電回路；判斷所述過流電壓值大于或等于過流電壓閾值時，控制二級開關 單元斷開充放電回路。二級開關單元，用于根據所述二級控制單元的控制信號 斷開充^t電回路。當電池組中電池數目4^多時，可以i殳置多個二級保護單元，各個二級保護單元之間依次連接。
參閱圖3，結合其較優實施例對其工作過程進行描述。 在較優實施例中，二級保護單元一般可以采用芯片S8254及其外圍電路來 實現，S8254具有過充、過;^文、過流保護功能。各引腳功能如下 COP:充電控制端
VMP: VC1-VMP間的電壓檢測端子，即過流3檢測端子 DOP:放電控制端
VINI: VSS-VINI間電壓檢測端子，即過流1、 2檢測端子
CDT: 過》文電4企測延遲、過流;險測1延遲設置端
CCT:過充電檢測延遲設置端
VSS:接地
SEL: 3串/4串選擇端
CTL:充電用FET機放電用FET控制端
VC1-VC4:單體電池電壓檢測端
VDD:電源供給端
工作說明1,通常狀態全部電池電壓在過充電檢測電壓(3.9V)和過放 電檢測電壓(2.2V)之間，回路電流在20A以下時為通常狀態，此時充放電控 制FET導通。2，過充電狀態當某電池電壓達到或超過過充電檢測電壓(3.9V) 時，并且這種狀態保持過充電延遲時間以上，則充電控制FET斷開，切斷充電 回路，當電池電壓降到過充電解除電壓3.8V時，充電控制FET從新導通。3, 過放電狀態當某電池電壓達到或小于過放電檢測電壓(3.9V)時，并且這種 狀態保持過放電延遲時間以上，則放電控制FET斷開，切斷充電回路，S-8254 進入休眠狀態，當電池電壓升到過放電解除電壓2.3V時，放電控制FET從新
導通。4，過流狀態S-8254內有三段過流保護，當某電池電壓達到或超過流 檢測電流(20A)時，并且這種狀態保持在過電流檢測延遲時間以上，則放電控 制FET斷開，切斷充電回路，當接上充電器或負載開放(30M歐以上)，過電 流狀態解除，放電控制FET從新導通。
二級保護單元的二級開關單元與一級保護單元的一級開關單元的電路結構 樣，也包括兩個二極管，分別與兩個三極管的基極相連，述說三極管的集電極 分別與兩個MOSFET的柵極相連，所述兩個MOSFET的源極互連。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域 的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和 改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附 權利要求為準。
權利要求
1、一種電池組保護裝置，其特征在于，包含一級保護單元，可對電池組出現過充、過放時進行保護，所述一級保護單元包括一級檢測單元，用于檢測電池組的過充電壓值、過放電壓值；一級控制單元，用于設置過充電壓閾值、過放電壓閾值；還用于判斷所述過充電壓值大于或等于充電電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充放電回路；判斷所述過放電壓值大于或等于過放電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充放電回路；一級開關單元，用于根據所述一級控制單元的控制信號斷開充放電回路。
2、 根據權利要求1所述的電池組保護裝置，其特征在于 所述一級檢測單元還用于檢測電池組的溫度值；所述一級保護單元還包括溫度保護單元，用于判斷所述檢測的溫度值大于或等于設定溫度值時斷開充放電回路。
3、 根據權利要求2所述的電池組保護裝置，其特征在于所述溫度保護單 元具體包括熱敏電阻。
4、 根據權利要求1或2或3所述的電池組保護裝置，其特征在于，所述一 級保護單元具體包括單片機MC9S08AW60。
5、 根據權利要求4所述的電池組保護裝置，其特征在于 所述開關單元包括兩個二極管，分別與兩個三極管的基極相連，述說三極管的集電極分別與兩個金屬氧化層半導體場效晶體管MOSFET的柵極相連，所 述兩個MOSFET的源極互連。
6、 根據權利要求1所述的電池組保護裝置，其特征在于，還包括二級保護 單元，與一級保護單元相連共同對電池組進行保護，可連接1 5個電池，當電 池出現過充、過放、過流時進行保護，所述二級保護單元包括 二級檢測單元，用于檢測電池的過充電壓值、過ii、過流電壓值； 二級控制單元，用于設置過充電壓閾值、過放電壓閾值、過流電壓閾值； 還用于判斷所述過充電壓值大于或等于充電電壓閾值時，控制二級開關單元斷 開充放電回路；判斷所述過放電壓值大于或等于過放電壓閾值時，控制二級開 關單元斷開充放電回路；判斷所述過流電壓值大于或等于過流電壓閾值時，控 制二級開關單元斷開充放電回路；二級開關單元，用于根據所述二級控制單元的控制信號斷開充放電回路。
7、 根據權利要求6所述的電池組保護裝置，其特征在于，其包括至少兩個 二級保護單元，所述二級保護單元依次連接。
8、 根據權利要求6或7所述的電池組保護裝置，其特征在于，所述二級保 護單元具體包括芯片S8254。
9、 根據權利要求8所述的電池組保護裝置，其特征在于所述開關單元包括兩個二極管，分別與兩個三極管的基極相連，述說三極 管的集電極分別與兩個MOSFET的柵極相連，所述兩個MOSFET的源極互連。
全文摘要
本發明公開了一種電池組保護裝置，包含一級保護單元，可對電池組出現過充、過放時進行保護，所述一級保護單元包括一級檢測單元，用于檢測電池組的過充電壓值、過放電壓值；一級控制單元，用于設置過充電壓閾值、過放電壓閾值；還用于判斷所述過充電壓值大于或等于充電電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充放電回路；判斷所述過放電壓值大于或等于過放電壓閾值時，控制一級開關單元斷開充放電回路；一級開關單元，用于根據所述一級控制單元的控制信號斷開充放電回路。進一步，還可以包括二級保護單元。本發明可對電池組出現過充、過放、過流情形時進行有效保護，且可靠性高。
文檔編號H02H7/18GK101394080SQ200710077318
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月21日 優先權日2007年9月21日
發明者李春青, 鄭榮鵬 申請人:深圳市比克電池有限公司