一種電池單體采集檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池單體采集檢測單元。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)不斷發(fā)展，電池作為一種儲(chǔ)能裝置，其應(yīng)用越來越廣泛。由原來的電氣設(shè) 備領(lǐng)域到現(xiàn)在的汽車領(lǐng)域、儲(chǔ)能電站領(lǐng)域等，電池已經(jīng)成為人們生活及生產(chǎn)中不可或缺的 一部分。
[0003] 現(xiàn)代化用電設(shè)備對電源功率需求的不斷增加，導(dǎo)致電池供電由原來的單節(jié)供電到 現(xiàn)在多節(jié)電池組合供電，電池組的數(shù)隨著用電設(shè)備功率的增加而不斷增加。對于抗濫用性 差的電池，如鋰電池等，整個(gè)電池組中單體的差異過大會(huì)造成整個(gè)電池組的電量存儲(chǔ)能力 降低，并影響電池包的壽命。另一方面，隨著電池儲(chǔ)存能量的不斷增加，電池因?yàn)閼?yīng)用不當(dāng) 造成爆炸、起火燃燒的事件也不斷發(fā)生，電池的安全性也變得尤為重要。
[0004] 因此，只有進(jìn)行準(zhǔn)確的單體采集檢測，對單體檢測進(jìn)行安全保護(hù)及準(zhǔn)確的故障診 斷，才能更好的保證電池組的安全和使用壽命。
[0005] 在已有的單體采集檢測技術(shù)中，單體采集檢測電路功能主要有以下兩點(diǎn)：
[0006] 1、對電池單體檢測的輸入端進(jìn)行濾波保護(hù)，現(xiàn)有單體檢測的保護(hù)電路一般只采集 用簡單的電阻或穩(wěn)壓二極管進(jìn)行保護(hù)，這兩種保護(hù)方法存在兩點(diǎn)問題，第一點(diǎn)，電阻保護(hù)方 法無法選擇合適的保護(hù)電阻，保護(hù)電阻的阻值大可以很好的保護(hù)電路，但影單體采集的誤 差大。保護(hù)電阻的阻值小則單體采集的誤差小，但無法對電路起到很好的保護(hù)；第二點(diǎn)，穩(wěn) 壓二極管保護(hù)，當(dāng)輸入到穩(wěn)壓二極管兩端的電壓較高，持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，穩(wěn)壓二極管過熱燒 毀，失去保護(hù)作用。
[0007] 2、對電壓偏高的單體進(jìn)行放電均衡，現(xiàn)有的單體檢測的均衡電路只能簡單的實(shí)現(xiàn) 均衡的開啟和關(guān)斷控制，電路本身無法區(qū)分均衡是否正常開啟或關(guān)斷。當(dāng)均衡開關(guān)因損壞 而無法斷開時(shí)，電路無法識(shí)別，會(huì)造成電池單體的持續(xù)放電，造成電池組損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出一種電池單體采集檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池 采集檢測電路的安全保護(hù)及準(zhǔn)確診斷電池均衡開關(guān)狀態(tài)，確保電池采集系統(tǒng)的安全及電池 組不被均衡損壞。
[0009] 本發(fā)明通過以下方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] 本發(fā)明提出一種電池單體采集檢測裝置，包括單體采集保護(hù)電路、單體均衡電路、 濾波電路和單體米集芯片。
[0011] 所述的單體采集保護(hù)電路連接電池單體和濾波電路，在電池單體出現(xiàn)電壓突然異 常升高或采集芯片出現(xiàn)異常短路過流時(shí)瞬時(shí)保護(hù)后端的單體均衡電路、濾波電路和單體采 集芯片。
[0012] 所述的單體均衡電路通過單體保護(hù)電路連接在單體的正負(fù)極之間，在單體電壓比 電池組中其它單體的電壓偏高時(shí)，對單體進(jìn)行放電均衡，保持電池組中所有單體的電壓基 本相等。
[0013] 所述濾波電路串聯(lián)在單體米集保護(hù)電路和單體均衡電路之后，連接單體米集芯 片，將單體電池電壓進(jìn)行濾波后輸入給單體采集芯片，保證單體采集芯片采集的單體電壓 無干擾。
[0014] 采用本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池采集檢測電路的安全保護(hù)及準(zhǔn)確診斷電池均衡開 關(guān)狀態(tài)，確保電池采集系統(tǒng)的安全及電池組不被均衡損壞。
【附圖說明】
[0015] 圖1、本發(fā)明的原理框圖；
[0016] 圖2、本發(fā)明的單體采集保護(hù)電路連接圖；
[0017] 圖3、本發(fā)明的單體均衡電路連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加明確，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說 明。
[0019] 參見圖1，本電池單體采集檢測裝置的原理包括單體采集保護(hù)電路1-N、單體均衡 電路、濾波電路和單體采集芯片：
[0020] 所述單體采集保護(hù)電路I-N與電池組內(nèi)的電池單體正負(fù)極連接，當(dāng)單體電壓出現(xiàn) 異常升高時(shí)，單體采集保護(hù)電路迅速動(dòng)作，保護(hù)單體均衡電路、濾波電路及單體采集芯片； 當(dāng)均衡電路出現(xiàn)異常短路時(shí)，單體采集保護(hù)電路迅速動(dòng)作，防止電池單體被大電流過放，保 護(hù)電池單體。
[0021] 所述單體均衡電路通過單體保護(hù)電路連接在電池單體的正負(fù)極，通過單體采集芯 片控制單體均衡電路內(nèi)部的均衡開關(guān)的開啟和關(guān)斷來對電池單體進(jìn)行放電均衡。
[0022] 所述濾波電路串聯(lián)在單體采集保護(hù)電路和單體均衡電路之后，濾除單體電壓上疊 加的干擾電壓，將濾波后的單體電壓送入單體電壓采集芯片，保證單體采集芯片采集的單 體電壓無干擾。
[0023] 圖2為單體采集保護(hù)電路的連接圖，圖中1、2為保險(xiǎn)絲，連接在電池單體的正極和 負(fù)極，3為大功率穩(wěn)壓二極管，當(dāng)電池單體電壓異常升高時(shí)，穩(wěn)壓二極管3被擊穿導(dǎo)通，大電 流流經(jīng)保險(xiǎn)絲1、2,當(dāng)電壓異常升高的時(shí)間為微秒級時(shí)，保險(xiǎn)絲不會(huì)被熔斷，但是穩(wěn)壓管將 電壓穩(wěn)定在保護(hù)電壓范圍內(nèi)，防止浪涌電壓對電路造成損壞。當(dāng)電壓異常升高時(shí)間為毫秒 級時(shí)，保險(xiǎn)絲被熔斷，斷開了異常電池單體與單體采集檢測單元的連接，實(shí)現(xiàn)單體采集檢測 單元電路的過壓保護(hù)。
[0024] 圖3為單體均衡電路的連接圖，圖中4、5為均衡電阻R4、R5,6為穩(wěn)壓二極管，7為 開關(guān)MOS管。當(dāng)電池組內(nèi)某個(gè)電池單體電壓高于其它電池單體電壓時(shí)，單體采集芯片輸出 低電平到SN，控制開關(guān)MOS管7導(dǎo)通，電池單體通過保險(xiǎn)絲1、均衡電阻4、開關(guān)MOS管7、均 衡電阻5和保險(xiǎn)絲2形成放電回路進(jìn)行放電均衡。穩(wěn)壓二極管6用于保護(hù)開關(guān)MOS管7的 GS極，當(dāng)GS極電壓超過MOS管保護(hù)電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通，將GS電壓鉗位在安全電壓范 圍內(nèi)。
[0025] 所述開關(guān)管7和均衡電阻4、5出現(xiàn)異常短路時(shí)，造成電池單體的正極和負(fù)極直接 短路，此時(shí)大電流流經(jīng)單體采集保護(hù)電路中的保險(xiǎn)絲1、2,保險(xiǎn)絲1、2迅速熔斷，實(shí)現(xiàn)過流 保護(hù)，防止電池單體被持續(xù)短路而損壞。
[0026] 所述開關(guān)MOS管7關(guān)斷時(shí)，CN和CN-I之間的電壓U為電池單體電壓Us，而開關(guān) MOS管7導(dǎo)通時(shí)，CN和CN-I之間的電壓根據(jù)公式1計(jì)算，
[0028] 選擇合適的R4和R5的值，比較開關(guān)MOS管導(dǎo)通時(shí)和關(guān)斷時(shí)兩種狀態(tài)下CN和CN-I 之間的電壓，如果電壓相等，則單體均衡均衡電路發(fā)生故障，如果MOS管導(dǎo)通時(shí)CN和CN-I 之間的電壓是MOS管關(guān)斷時(shí)CN和CN-I之間電壓的R5AR4+R5)，則單體均衡電路無故障。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池單體采集檢測裝置，其特征在于，包括單體采集保護(hù)電路、單體均衡電路、 濾波電路和單體采集芯片； 所述單體采集保護(hù)電路連接電池單體和濾波電路，在電池單體出現(xiàn)電壓突然異常升 高或采集芯片出現(xiàn)異常短路過流時(shí)瞬時(shí)保護(hù)后端的單體均衡電路、濾波電路和單體采集芯 片； 所述單體均衡電路通過單體保護(hù)電路連接在單體電池的正負(fù)極之間，在單體電池電壓 比電池組中其它單體電池的電壓偏高時(shí)，對單體電池進(jìn)行放電均衡，保持電池組中所有單 體電池的電壓基本相等； 所述濾波電路串聯(lián)在單體采集保護(hù)電路和單體均衡電路之后，連接單體采集芯片，將 單體電池電壓進(jìn)行濾波后輸入給單體采集芯片，保證單體采集芯片采集的單體電壓無干 擾。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體采集檢測裝置，其特征在于，所述單體采集保護(hù)電 路包括的保險(xiǎn)絲（1、2)和大功率穩(wěn)壓二極管（3)，保險(xiǎn)絲（1、2)分別連接電池單體的正極和 負(fù)極，大功率穩(wěn)壓二極管（3)連接在保險(xiǎn)絲（1、2)之間，當(dāng)電池單體電壓異常升高時(shí)，穩(wěn)壓 二極管（3)被擊穿導(dǎo)通，大電流流經(jīng)保險(xiǎn)絲（1、2)，當(dāng)電壓異常升高的時(shí)間為微秒級時(shí)，保 險(xiǎn)絲不會(huì)被熔斷，但是穩(wěn)壓管將電壓穩(wěn)定在保護(hù)電壓范圍內(nèi)，防止浪涌電壓對電路造成損 壞。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體采集檢測裝置，其特征在于，所述單體均衡電路包 括均衡電阻R4、R5、穩(wěn)壓二極管（6)和開關(guān)MOS管（7);當(dāng)電池組內(nèi)某個(gè)電池單體電壓高于 其它電池單體電壓時(shí)，單體采集芯片輸出低電平到SN，控制開關(guān)MOS管（7)導(dǎo)通，電池單體 通過保險(xiǎn)絲（1)、均衡電阻R4、開關(guān)MOS管（7 )、均衡電阻R5和保險(xiǎn)絲（2 )形成放電回路進(jìn) 行放電均衡；穩(wěn)壓二極管（6)用于保護(hù)開關(guān)MOS管（7)的GS極，當(dāng)GS極電壓超過MOS管保 護(hù)電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通，將GS電壓鉗位在安全電壓范圍內(nèi)。
【專利摘要】一種電池單體采集檢測裝置，包括單體采集保護(hù)電路、單體均衡電路、濾波電路和單體采集芯片。單體采集保護(hù)電路連接電池單體和濾波電路，單體均衡電路通過單體保護(hù)電路連接在單體的正負(fù)極之間，濾波電路串聯(lián)在單體采集保護(hù)電路和單體均衡電路之后，連接單體采集芯片，本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池采集檢測電路的安全保護(hù)及準(zhǔn)確診斷電池均衡開關(guān)狀態(tài)，確保電池采集系統(tǒng)的安全及電池組不被均衡損壞。
【IPC分類】G01R31/36, H02J7/00
【公開號(hào)】CN105098933
【申請?zhí)枴緾N201510628996
【發(fā)明人】李祥, 肖利華, 徐福祥, 李宗華, 蘇嶺
【申請人】重慶長安汽車股份有限公司, 重慶長安新能源汽車有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月28日