[实用新型]大容量锂离子电池串联组合保护均衡模块

说明书

所属技术领域：

本实用新型涉及一种用于大容量锂离子串联电池组的充放电保护和充电均衡的模块装置，可以在大容量锂离子电池串联应用时保证充放电过程的使用安全和充电结束时各电池单体的充电饱和度的一致。

背景技术：

众所周知，锂离子电池在能量密度、比能量、记忆效应、循环寿命以及环保等方面，均有着其它电池无可比拟的优势，应用锂离子电池制成的便携式产品，重量轻、体积小、使用寿命长，特别是对环境没有污染，受到了人们的广泛重视。近年来，已在移动通信终端、笔记本电脑的便携式电子信息产品中，得到了普遍应用。但是由于锂离子电池所要求的苛刻的充放电安全使用条件，以及在串联应用时由于单体容量和充放电特性不平衡造成的组容量大幅度下降等问题，使得其在特别需要高能量密度、高比能量和大容量的动力应用领域中，受到了极大地限制。导致了一些需要电池作为动力能源的产品，诸如电动自行车等产品的发展受到了限制。

近年来，由于新型的电极材料和制作工艺的改进，大容量和高放电率的锂离子电池已经取得了突破性的进展，制成的电池单体已完全能够满足一些作为动力能源的应用，特别是多节电池组合后，已经可以适用于诸如在电动自行车乃至混合动力汽车等方面的应用，这使得锂离子电池在新的领域中拥有了异常广阔的前景，同时也对其应用产品——诸如电动自行车和混合动力汽车等产品的发展有着良好的促进作用。

这些应用中需要使用多个电池单体串联起来组成一个电池组使用，这就需要一个电子装置来保证充放电过程的使用安全和充电结束时各电池单体的充电饱和度达到一致，以保证电池组的安全使用和电池组组合容量的最大发挥。目前，已有多种方案实现这些功能，有的采用比较器或运算放大器，使每节电池电压的与多级基准源进行比较，并将各节的比较结果综合运算后，得到充放电及均衡开关控制信号；有的采用3-4节的锂离子专用保护集成电路，组合其充放电控制信号得到电池组的总充放电控制信号，再用比较器或运算放大器和基准源与每节电池电压比较得到均衡控制信号；有的采用比较器或运算放大器和多级基准源与每节电池电压比较后，采用单片机综合其比较结果后，控制各节电池均衡回路以及电池组的总充放电开关，实现电池的充电均衡及充放电的安全控制。在这些方案中，均不可避免的使用了一片或多片比较器或运算放大器和基准源以及其他的控制电路，普遍存在着自耗电流大(几mA—几十mA)、保护和均衡动作电压精度低、抗干扰性能差、均衡时发热量大、失效率高等缺点，导致其安全作用失效、电池在较长时间放置时自身损坏等致命的问题。

发明内容：

为了克服现有产品存在的自耗电流大(几mA—几十mA)、保护和均衡动作电压精度低、抗干扰性能差、均衡发热量大、失效率高等缺点，本实用新型提供了一种自耗电电流低、均衡发热量小、可靠性高的大容量锂离子电池串联组合保护均衡模块。

本实用新型采用的方案是：采用单节锂离子电池专用的微功耗集成电路作为电池单体电压的检测和充放电保护控制逻辑信号的控制器，利用其充电保护启动和释放的滞后电压回差，实现间歇式均衡控制模式；采用光耦合器实现各电池单体的充放电控制信号的综合和电位平移；采用MOS管的源极跟随电路实现负载回路电流值的采样与电压限制，利用单节锂离子电池专用的微功耗集成电路电流及短路检测功能实现过电流及短路保护；采用MOS管的源极跟随电路实现总驱动电路的整个电池组取电供应。

本实用新型的有益效果是：

1、有效地降低了模块的自耗电电流(小于1mA)，并使各单体的自耗电流保持相等；

2、电压检测精度高，稳定可靠；

3、减小了均衡电路的发热量，加速了总的放电保护MOS管的开关速度，降低了其动作时的动态功耗，实现了在过载和短路保护的状态保持，避免放电保护MOS管的反复震荡动作，提高了模块的可靠性；

4、整组取电，保证各电池单体的自耗电流保持平衡；

5、可以任意设定过载电流的保护阀值。

附图说明：

附图1是采用采用单节锂离子电池专用的微功耗集成电路作为电池单体电压的检测和充放电保护控制逻辑信号的控制器的电路原理图；

附图2是采用施密特电路对充电控制信号进行整形的原理说明；

附图3是利用单节锂离子电池专用的微功耗集成电路充电保护启动和释放滞后电压回差，实现间歇式均衡控制模式的原理说明；

具体实施方式：