蓄電池組及其保護隔離裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種蓄電池組及其保護隔離裝置，蓄電池組保護隔離裝置包括MCU、正極開關組、負極開關組、熱敏電阻以及溫度檢測裝置，正極開關組和負極開關組中均包括有多個開關，熱敏電阻與每一個蓄電池單體串聯，本發明蓄電池組保護隔離裝置一方面能夠防止電路中電流突變，避免電路中電流過大燒壞電路中的器件，另一方面，當某個蓄電池單體出現異常時，能夠停止接入異常蓄電池單體，隔離異常蓄電池單體，并選取合適的蓄電池組繼續為負載供電，確保負載在一定時間內繼續工作。
【專利說明】蓄電池組及其保護隔離裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及蓄電池【技術領域】，特別是涉及蓄電池組及其保護隔離裝置。
【背景技術】
[0002]石油、天然氣等不可再生資源將在未來發生短缺，這是不可避免的損失。同時，石油與天然氣的使用會產生環境污染，造成更大的損失。因此，許多人們嘗試以太陽能、風力、水力等天然動力，以及使用干凈無污染的電能作為替代能源。因此，電動交通工具日漸崛起，但技術上的挑戰亦隨之而來。對于以往的電機，若要順利推動車輛運行，需要依賴大量電能來驅動；因此，推動車輛所需的電池組，往往是由數百甚至上千顆電池芯，彼此串聯與并聯成為陣列，藉由大量的電池芯彼此串聯來提高電壓，由彼此并聯來增大電流，如此架構而成，形成非常復雜的串-并結構的電池組。然而，電池芯本身有使用壽命，在數百/千顆電池芯的電池陣列中，一旦其中一顆電池芯損壞而造成了短路，短路電阻會低于其他回路，所有與其并聯電池芯的電流將倒流到短路的支路，依照目前鋰電池組的結構，極易引發燃燒，甚至爆炸，嚴重影響了電動交通工具的可靠性與安全性。因此，如何在部分電池芯出問題時，確保整體電池的安全性與可靠性，提高電池組的安全系數，對于電動交通工具的可靠性與安全性非常重要。
[0003]為了解決上述問題，目前采用的一般方法是，加設一個電路保險絲，當電池短路時，大量電流會使保險絲率先過熱熔斷，來保障整個電池組不至于受損。但是，由于其保險絲皆位于電池彼此并聯處，當某一電池芯損壞短路時，僅能將其與相鄰的并聯電池芯脫離，相反地，位于上下游的串聯電池芯仍然持續將電流灌入已損壞電池芯。跨越損壞電池芯的上、下游共三顆電池芯，正負兩端間將僅存在有兩顆電池芯的電壓差，相較之下，相鄰的其余并聯者，每三顆電池芯的兩端之間，都具有三顆電池芯的電壓差。因此，即使該電池芯已經與左右方電池芯脫離，但左右的其余串聯電池仍將透過損壞電池芯的上下游，繼續將大電流強制灌入該串電池芯，將其上游與下游的兩顆電池芯一并報銷，直到該串電池芯全數報廢為止。
[0004]可見現有解決蓄電池組保護隔離裝置/方法并不能全面保護好蓄電池，這樣嚴重影響利用蓄電池作為能源的設備正常工作和安全。
【發明內容】
[0005]基于此，有必要針對現有蓄電池組保護隔離裝置無法全面保護好蓄電池，確保蓄電正常工作的問題，提供一種能夠全面保護好蓄電池的蓄電池組保護隔離裝置。
[0006]一種蓄電池組保護隔離裝置，包括MCU、正極開關組、負極開關組、熱敏電阻以及溫度檢測裝置，所述開關包括控制端、第一端和第二端；
[0007]所述正極開關組中開關的控制端與所述MCU連接，所述正極開關組中開關的第一端分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體的正極連接，所述正極開關組中開關的第二端連接外部設備一端，所述負極開關組中開關的控制端與所述MCU連接，所述負極開關組中開關的第一端分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體的負極連接，所述負極開關組中開關的第二端與外部設備的另一端連接，所述熱敏電阻分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體串聯，所述溫度檢測裝置分別與所述待保護蓄電池組的蓄電池以及所述MCU連接；
[0008]所述溫度檢測裝置檢測蓄電單體的溫度，當某個蓄電池單體的溫度超過預設溫度門限值時，發送溫度報警信號至所述MCU，所述MCU控制所述正極開關組和所述負極開關組中各個開關，停止接入該蓄電池單體，并測量連接該蓄電池單體兩側第一部分蓄電池組的電壓值和第二部分蓄電池組的電壓值，比對所述第一部分蓄電池組的電壓值和所述第二部分蓄電池組的電壓值，選取接入電壓值較大的蓄電池組部分。
[0009]一種蓄電池組，包括相互連接的蓄電池組本體和如上述的蓄電池組保護隔離裝置，其中，所述電池組本體包括多個相互連接的蓄電池單體。
[0010]本發明蓄電池組保護隔離裝置，包括MCU、正極開關組、負極開關組、熱敏電阻以及溫度檢測裝置，正極開關組和負極開關組中均包括有多個開關，熱敏電阻與每一個蓄電池單體串聯，溫度檢測裝置檢測待保護蓄電池組中蓄電池的溫度，當有蓄電池單體的溫度超過預設溫度門限值時(蓄電池單體出現異常)，一方面，溫度檢測裝置發送溫度報警信號至MCU, MCU控制正極開關組和負極開關組中開關的閉合、斷開狀態，以停止接入該蓄電池單體，測量該蓄電池單體左右兩側兩個部分的蓄電池組電壓值，選取其中電壓值較大的部分重新接入電路，為負載提供能源，另一方面，由于每個蓄電池單體均串聯有熱敏電阻，當蓄電池單體出現異常，溫度突變時，熱敏電阻的電阻值隨著溫度的升高而極度升高，從而抑制電路的中的電流突然變大，保護了整個電路。綜上所示，本發明蓄電池組保護隔離裝置，一方面能夠防止電路中電流突變，避免電路中電流過大燒壞電路中的器件，另一方面，當某個蓄電池單體出現異常時，能夠停止接入異常蓄電池，隔離異常蓄電池，并選取合適的蓄電池組繼續為負載供電，確保負載在一定時間內繼續工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明蓄電池組保護隔離裝置第一個實施例的結構示意圖；
[0012]圖2為本發明蓄電池組保護隔離裝置第二個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下根據附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅僅用以解釋本發明，并不限定本發明。
[0014]如圖1所示，一種蓄電池組保護隔離裝置，包括MCU100、正極開關組200、負極開關組300、熱敏電阻400以及溫度檢測裝置500，所述正極開關組200和所述負極開關組300均包括多個開關，所述開關包括控制端、第一端和第二端；
[0015]所述正極開關組200中開關的控制端與所述MCU100連接，所述正極開關組200中開關的第一端分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體的正極連接，所述正極開關組200中開關的第二端連接外部設備一端連接，所述負極開關組300中開關的控制端與所述MCU100連接，所述負極開關組300中開關的第一端分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體的負極連接，所述負極開關組300中開關的第二端與外部設備的另一端連接，所述熱敏電阻400分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體串聯，所述溫度檢測裝置500分別與所述待保護蓄電池組的蓄電池以及所述MCU100連接；
[0016]所述溫度檢測裝置500檢測蓄電單體的溫度，當某個蓄電池單體的溫度超過預設溫度門限值時，發送溫度報警信號至所述MCU100，所述MCU100控制所述正極開關組200和所述負極開關組300中各個開關，停止接入該蓄電池單體，并測量連接該蓄電池單體兩側第一部分蓄電池組的電壓值和第二部分蓄電池組的電壓值，比對所述第一部分蓄電池組的電壓值和所述第二部分蓄電池組的電壓值，選取接入電壓值較大的蓄電池組部分。
[0017]本發明蓄電池組保護隔離裝置，包括MCU、正極開關組、負極開關組、熱敏電阻以及溫度檢測裝置，正極開關組和負極開關組中均包括有多個開關，熱敏電阻與每一個蓄電池單體串聯，溫度檢測裝置檢測待保護蓄電池組中蓄電池的溫度，當有蓄電池單體的溫度超過預設溫度門限值時(蓄電池單體出現異常)，一方面，溫度檢測裝置發送溫度報警信號至MCU, MCU控制正極開關組和負極開關組中開關的閉合、斷開狀態，以停止接入該蓄電池單體，測量該蓄電池單體左右兩側兩個部分的蓄電池組電壓值，選取其中電壓值較大的部分重新接入電路，為負載提供能源，另一方面，由于每個蓄電池單體均串聯有熱敏電阻，當蓄電池單體出現異常，溫度突變時，熱敏電阻的電阻值隨著溫度的升高而極度升高，從而抑制電路的中的電流突然變大，保護了整個電路。綜上所示，本發明蓄電池組保護隔離裝置，一方面能夠防止電路中電流突變，避免電路中電流過大燒壞電路中的器件，另一方面，當某個蓄電池單體出現異常時，能夠停止接入異常蓄電池單體，隔離異常蓄電池，并選取合適的蓄電池組繼續為負載供電，確保負載在一定時間內繼續工作。
[0018]為了進一步詳細解釋本發明蓄電池組保護隔離裝置的技術方案及其帶來的有益效果，下面將結合圖2并采用一實例進行說明。
[0019]如圖2所示，待保護蓄電池組包括1-15號蓄電池單體，正極開關組設置有A1-A15號開關，負極開關組中設置有B1-B15號開關，1-15號蓄電池單體分別串聯有熱敏電阻。假設，第2號蓄電池出現故障，溫度檢測裝置檢測到2號蓄電池溫度超過預設溫度門限值，則發出報警信號至MCU，MCU控制Al、A2、B1、B2開關斷開，隔離2號蓄電池，先閉合Al和BI檢測I號蓄電池的電壓，再斷開Al和BI，閉合A3和B15檢測3_15號蓄電池組的電壓，判斷2號蓄電池組兩側蓄電池組(I號蓄電池和3-15號蓄電池組)電壓大小，選取其中電壓值較大的部分，顯然正常來說3-15號蓄電池組電壓值較大,則閉合A3和B15由3_15號蓄電池為外部負載供電，以確保負載在一定時間內正常工作。當I號蓄電池出現故障時，溫度檢測裝置，檢測I號蓄電池溫度超過預設溫度門限值，溫度檢測裝置發送報警信號至MCU，MCU控制斷開Al和BI，由于I號為第一個蓄電池，一側是未接入蓄電池的所以其一側的電壓值為O,另一側蓄電池組包括2-15號蓄電池,必然大于O,則選擇接入2-15號蓄電池,為負載供電，閉合開關A2和B15由2-15號蓄電池為外部負載供電，以確保負載在一定時間內正常工作。與I號蓄電池對應還有15號蓄電池，其原理相似，在這就不贅述。
[0020]如圖2所示，在其中一個實施例中，本發明蓄電池組保護隔離裝置還包括充放電控制裝置600，所述充放電控制裝置600的一端與所述正極開關組200連接，所述充放電控制裝置600的另一端與外部設備連接，所述充放電控制裝置600的控制端與所述MCU100連接。
[0021]充放電控制裝置能夠控制蓄電池的充放電，當蓄電池組外接設備為負載時，充放電控制裝置，控制蓄電池組放電，為負載提成能源，當蓄電池組外接設備為電源，且蓄電池組電壓較低時，控制蓄電池組充電，補充蓄電池組的電能。
[0022]如圖2所示，在其中一個實施例中，所述充放電控制裝置包括第一開關管620、第二開關管640、第一二極管660和第二二極管680，所述第一開關管620的輸出端與外部設備連接，所述第一開關管620的控制端與所述MCU的一端連接，所述第一開關管620的輸入端與所述第二開關管640的輸入端連接，所述第二開關管640的控制端與所述MCU的另一端連接，所述第二開關管640的輸出端與所述正極開關組連接，所述第一二極管660的正極與所述第一開關管620的輸出端連接，所述第一二極管660的負極與所述第一開關管620的輸入端連接，所述第二二極管680的負極與所述第二開關管640的輸入端連接，所述第二二極管680的正極與所述第二開關管640的輸出端連接。
[0023]在本實施例中，充放電控制裝置包括第一、第二開關管以及第一、第二二極管，開關管和二極管都是性能穩定、成本低廉的電路元件，充放電控制裝置包括開關管和二極管能夠確保性能穩定的前提下，最大限度降低生成成本，有益于整個蓄電池組保護隔離裝置推廣與應用。
[0024]如圖2所示，在其中一個實施例中，所述蓄電池組保護隔離裝置還包括測量電阻700，所述測量電阻的一端分別與所述負極開關組的一端以及所述MCU的一端連接，所述測量電阻的另一端分別與外圍設備以及所述MCU的另一端連接。
[0025]測量電阻用于MCU檢測整個電路中的電流值。
[0026]在其中一個實施例中，所述蓄電池組保護隔離裝置還包括顯示裝置，所述顯示裝置與所述MCU連接。
[0027]顯示裝置能夠顯示正極、負極開關組中開關的閉合、斷開情況以及各個蓄電池單體的溫度、電壓等參數，以便用戶清楚了解當前蓄電池組保護隔離裝置以及蓄電池的狀態。
[0028]在其中一個實施例中，所述顯示裝置為液晶顯示屏。
[0029]液晶顯示屏是一種性能良好的顯示裝置。
[0030]一種蓄電池組，包括相互連接的蓄電池組本體和如上述的蓄電池組保護隔離裝置，其中，所述電池組本體包括多個相互連接的蓄電池單體。
[0031]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】
1.一種蓄電池組保護隔離裝置，其特征在于，包括MCU、正極開關組、負極開關組、熱敏電阻以及溫度檢測裝置，所述正極開關組和所述負極開關組均包括多個開關，所述開關包括控制端、弟一端和弟_.端; 所述正極開關組中開關的控制端與所述MCU連接，所述正極開關組中開關的第一端分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體的正極連接，所述正極開關組中開關的第二端連接外部設備一端，所述負極開關組中開關的控制端與所述MCU連接，所述負極開關組中開關的第一端分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體的負極連接，所述負極開關組中開關的第二端與外部設備的另一端連接，所述熱敏電阻分別與待保護蓄電池組中蓄電池單體串聯，所述溫度檢測裝置分別與所述待保護蓄電池組的蓄電池以及所述MCU連接； 所述溫度檢測裝置檢測蓄電單體的溫度，當某個蓄電池單體的溫度超過預設溫度門限值時，發送溫度報警信號至所述MCU，所述MCU控制所述正極開關組和所述負極開關組中各個開關，停止接入該蓄電池單體，并測量連接該蓄電池單體兩側第一部分蓄電池組的電壓值和第二部分蓄電池組的電壓值，比對所述第一部分蓄電池組的電壓值和所述第二部分蓄電池組的電壓值，選取接入電壓值較大的蓄電池組部分。
2.根據權利要求1所述的蓄電池組保護隔離裝置，其特征在于，還包括充放電控制裝置，所述充放電控制裝置的一端與所述正極開關組連接，所述充放電控制裝置的另一端與外部設備連接，所述充放電控制裝置的控制端與所述MCU連接。
3.根據權利要求2所述的蓄電池組保護隔離裝置，其特征在于，所述充放電控制裝置包括第一開關管、第二開關管、第一二極管和第二二極管，所述第一開關管的輸出端與外部設備連接，所述第一開關管的控制端與所述MCU的一端連接，所述第一開關管的輸入端與所述第二開關管的輸入端連接，所述第二開關管的控制端與所述MCU的另一端連接，所述第二開關管的輸出端與所述正極開關組連接，所述第一二極管的正極與所述第一開關管的輸出端連接，所述第一二極管的負極與所述第一開關管的輸入端連接，所述第二二極管的負極與所述第二開關管的輸入端連接，所述第二二極管的正極與所述第二開關管的輸出端連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的蓄電池組保護隔離裝置，其特征在于，還包括測量電阻，所述測量電阻的一端分別與所述負極開關組的一端以及所述MCU的一端連接，所述測量電阻的另一端分別與外圍設備以及所述MCU的另一端連接。
5.根據權利要求1或2或3所述的蓄電池組保護隔離裝置，其特征在于，還包括顯示裝置，所述顯示裝置與所述MCU連接。
6.根據權利要求5所述的蓄電池組保護隔離裝置，其特征在于，所述顯示裝置為液晶顯示屏。
7.一種蓄電池組，其特征在于，包括相互連接的蓄電池組本體和如權利要求1至6中任意一項所述的蓄電池組保護隔離裝置，其中，所述電池組本體包括多個相互連接的蓄電池單體。
【文檔編號】H02J7/00GK104037878SQ201410266920
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】林勇, 胡志坤, 崔彬, 方喜林, 王可志 申請人:湖南森泰節能科技有限公司