[发明专利]多串锂电池组低功耗保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池组保护电路，尤其是涉及通过恒流源实现不同控制信号的级联，以替代光电耦合方式，实现电路的低功耗。

背景技术

多串锂电池组进行充电或放电，需要提供一种保护板，用以控制外接电路以防止该充电电池过充或过放。该锂电池组保护板一般包括：异常检测电路、光偶合电路、平衡电路及识别电路。所述异常检测电路对充电电池的电压进行检查，并输出检测信号。平衡电路根据检测信号判别是否为过充信号，若为过充信号则对充电电池放电。同时，光偶合电路根据检测信号调整光偶合电路的阻抗，用以断开充电电池与外接电路的连接，识别电路提供发出信号的电池的位置。

其中，光偶合电路一般包括发光二极管和晶体管，发光二极管电耦接至异常检测电路，用以根据充电电池的电压决定是否发光。而晶体管电连接至外接电路，并根据发光二极管的发光与否决定晶体管的阻抗，以连接或断开外接电路。

当电池正常时，异常检测电路将充电电池的电压检测信号发送至光偶合电路的发光二极管，发光二极管在接到检测信号后开始发光，照射另一侧的晶体管，而使得晶体管的两端阻抗降低。

当电池异常时，异常检测电路会停止向发光二极管发送信号，使得发光二极管停止发光，从而使得另一侧的晶体管没有光的照射，由此晶体管的两端阻抗变得很高，几乎为断路的状态。因为光偶合电路的两侧使用光的照射来连接，不需要有任何电接触，因此两侧之间具有很高的绝缘性，利用这个特性，可以将整串晶体管的两端与整串锂电池之间完全电隔离。

在保护板的光偶合电路上电连接识别电路，识别电路包括电阻。当光偶合电路根据检测信号调整光偶合电路的阻抗、以断开充电电池与外接电路的连接时，识别电路将输出信号告知外接电路，使外接电路得知那一电池有异常现象。

在上述光偶合电路中，由于光偶工作电流为毫安级别，所以功耗比较高，造成整个保护板的功耗也比较高，而功耗很大程度上决定了电池的存放时间，保护板功耗的行业标准小于1mA，。

同时，锂电池自放电率为每月2％～5％，对目前常用的10AH电池来说，保护板功耗1mA时的存储曲线见图1，存储时间为小于10个月。使用的保护板的功耗为0.5mA左右时，存储时间为16个月左右，存储曲线见图2。由此可见，保护板的功耗很大程度上决定了电池的存放时间。

发明内容

本发明的目的在于设计一种多串锂电池组低功耗保护电路，该电路的功耗大大降低，使电池组的存储时间大大延长。

为实现本发明的目的，提出一种多串锂电池组低功耗保护电路，该保护电路为每个单电池设置保护模块，用于检测电池电压并控制整个电池组的充放电，该保护模块设置恒流部分，所述恒流源为下拉恒流源；不同模块之间设置电阻，此处的电阻为普通碳膜电阻，对精度也没有特殊要求，5％即可。所述电阻在保护模块间转移工作电平，改变电压传递为电流传递。

当保护模块检测到过压后在输出端输出对地24V的电压，在所述不同模块之间的电阻上产生12V电压，使其中一个保护模块的高电平就转移到另一个保护模块的高电平上。

将所述恒流源的工作电流设计为1uA左右，能量损失每月0.7％，为电池自放电率的1/3，对电池组的影响比较小，使整个电池组存储时间为2年以上。

附图说明

图1保护板功耗1mA的存储曲线；

图2保护板功耗0.5mA的存储曲线；

图3保护板功耗100uA的存储曲线；

图4本发明的保护电路原理图。

具体实施方式

现有方案多采用如背景技术所述的光电耦合方式实现，本发明的技术方案是通过恒流源实现不同控制信号的级联。

图4本发明的保护电路原理图。如图所示，该保护电路为每个单电池设置保护模块，用于检测电池电压并控制整个电池组的充放电。该保护模块的恒流部分均为下拉恒流源，不同模块之间的电阻负责转移工作电平。例如，当第二个保护模块检测到过压，会在co2输出对地24V的电压，(相对本模块12V)。通过恒流源的下拉，在R2上产生12V电压，这时第一个保护模块检测到12V电压，这样第二个保护模块的高电平就转移到第一个保护模块的高电平上。其他信号的工作原理相同。由于恒流源的工作电流设计的只有1uA，比光偶级联的功耗小1000倍。

本发明的保护电路功耗0.1mA左右，能量损失仅为每月0.7％，为锂电池自放电率的1/3，对电池组的影响比较小。图3为保护板功耗100uA的存储曲线。由该存储曲线可知，电池存储时间为2年以上。