本發(fā)明涉及充電電池的保護(hù)電路，尤其涉及一種用于電池組的綜合控制管理電路。

背景技術(shù)：

動(dòng)力充電電池在使用時(shí)大多需要將若干節(jié)鋰離子充電電池串聯(lián)起來，已達(dá)到所需要的足夠大電壓去驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)作；比如電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等；由于鋰離子電池各個(gè)單體在性能指標(biāo)上不可能完全一致，在使用過程中由于各個(gè)單體間的容量、自放電等的差異，在使用一段時(shí)間之后，電池組的荷電保持能力明顯降低，影響了其進(jìn)一步的推廣使用；因此，多節(jié)充電電池串聯(lián)使用時(shí)，其性能的好壞不僅取決于單體電池的質(zhì)量好壞，還取決于電池組整體的性能；目前市場上已存在多種電池管理系統(tǒng)，通常稱之為BMS或保護(hù)板，但這些BMS保護(hù)板基本沒有均衡能力，甚至都沒均衡這個(gè)功能，只是起到對電池組內(nèi)部狀況的一個(gè)監(jiān)測，無法對動(dòng)力電池過充過放進(jìn)行有效控制和管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種更好的解決電池組內(nèi)部單體電芯一致性很差的時(shí)候如何安全可靠的管理好電池組，使電池不出現(xiàn)過充膨脹或爆炸。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電容器充電器系統(tǒng)和數(shù)字控制模塊，單節(jié)電池電壓采集模塊，用于采集所述電池組中每節(jié)單體電池的電壓值；

電壓比較模塊，用于將所述電壓采集模塊輸出的每節(jié)單體電池的電壓值分別與預(yù)設(shè)的過壓閾值相比較，當(dāng)某節(jié)單體電池的電壓值超過或低于預(yù)設(shè)的過壓閾值時(shí)，則輸出一個(gè)對應(yīng)于該節(jié)單體電池的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到均衡充放電模塊；

均衡充放電模塊，由若干個(gè)控制單元組成，分別與電池組中的各節(jié)單體電池的正負(fù)極相連，當(dāng)接收到所述電壓比較模塊塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的控制單元控制其對應(yīng)的單體電池充放電直到該節(jié)單體電池的電壓值等于預(yù)設(shè)的過壓閾值；所述均衡放電模塊的控制單元由場效應(yīng)管構(gòu)成，場效應(yīng)管的源極通過大功率電阻與一個(gè)單體電池的一極相接，場效應(yīng)管的漏極直接與該單體電池的另一極相接；場效應(yīng)管的柵極通過一個(gè)電阻與所述過壓運(yùn)算模塊相連，用于接收過壓運(yùn)算模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

該電容器充電器系統(tǒng)和數(shù)字控制模塊還可以包括：欠壓運(yùn)算模塊，用于將所述電壓采集模塊輸出的每節(jié)單體電池的電壓值分別與預(yù)設(shè)的欠壓閾值相比較，當(dāng)某節(jié)單體電池的電壓值低于預(yù)設(shè)的欠壓閾值時(shí)，則輸出一個(gè)對應(yīng)于該節(jié)單體電池的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；欠壓報(bào)警模塊，用于根據(jù)所述欠壓運(yùn)算模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。

具體地，所述欠壓報(bào)警模塊由若干個(gè)LED燈組成，每個(gè)LED燈對應(yīng)所述電池組中的一個(gè)單體電池，所述欠壓運(yùn)算模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的LED燈發(fā)光以示對應(yīng)的單體電池已欠壓。

由于本發(fā)明利用均衡充放電模塊幫助充電過壓的單體電池放電或欠壓的單體電池充電，使得電池不出現(xiàn)過充膨脹或爆炸，可以更加安全可靠的管理好電池組。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明一種電容器充電器系統(tǒng)和數(shù)字控制模塊在一種實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)圖；

附圖2為本發(fā)明一種電容器充電器系統(tǒng)和數(shù)字控制模塊在一種實(shí)施方式中的詳細(xì)電路圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，本發(fā)明的一種電容器充電器系統(tǒng)和數(shù)字控制模塊，其用于對由多節(jié)單體電池串聯(lián)而成的電池組1的綜合控制，該電路包括：

電壓采集模塊2，用于采集所述電池組1中每節(jié)單體電池的電壓值；其連接電池組中的各個(gè)單體電池的正負(fù)極以檢測各個(gè)單體電池當(dāng)前的電壓值、若要連接N個(gè)單體電池，則有N+1根導(dǎo)線連接到電壓采集模塊，

電壓運(yùn)算模塊7，用于將所述電壓采集模塊輸出的每節(jié)單體電池的電壓值分別與預(yù)設(shè)的過壓閾值相比較，當(dāng)某節(jié)單體電池的電壓值超過預(yù)設(shè)的過壓閾值時(shí)或欠壓時(shí)，則輸出一個(gè)對應(yīng)于該節(jié)單體電池的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到均衡放電模塊或充電模塊；

均衡充放電模塊4，由若干個(gè)控制單元組成，分別與電池組中的各節(jié)單體電池的正負(fù)極相連，當(dāng)接收到所述電壓運(yùn)算模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的控制單元控制其對應(yīng)的單體電池放電或充電直到該節(jié)單體電池的電壓值等于預(yù)設(shè)的過壓閾值。具體地，均衡放電模塊的控制單元由場效應(yīng)管來實(shí)現(xiàn)，場效應(yīng)管的源極通過大功率電阻與一個(gè)單體電池的一極相接，漏極直接與該單體電池的另一極相接；場效應(yīng)管的柵極通過一個(gè)電阻與所述過壓運(yùn)算模塊相連，用于接收過壓運(yùn)算模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

本發(fā)明的特點(diǎn)在于均衡能力大，可以達(dá)到旁路電流與充電電流一致。利用MOS管的低導(dǎo)通電阻特性作為均衡開關(guān)器件，外加大功率電阻（其決定均衡電流大?。﹣韺?shí)現(xiàn)均衡分流。

該電容器充電器系統(tǒng)和數(shù)字控制模塊還可以包括：欠壓報(bào)警模塊6，用于根據(jù)所述欠壓運(yùn)算模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。具體地，欠壓報(bào)警模塊可以由若干個(gè)LED燈組成，每個(gè)LED燈對應(yīng)所述電池組中的一個(gè)單體電池，所述欠壓運(yùn)算模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的LED燈發(fā)光以示對應(yīng)的單體電池已欠壓。當(dāng)然也可以用其他具有報(bào)警效果的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)欠壓報(bào)警。

參考圖2，以四個(gè)串聯(lián)的鋰電池組成的充電電池組為例；電壓采集模塊2從電池組采集電壓信號(hào)，電壓采集模塊2與電壓運(yùn)算模塊7中的過壓運(yùn)算模塊3和欠壓運(yùn)算模塊5連接，過壓運(yùn)算模塊3經(jīng)電阻R1、R2、R3、R4給由場效應(yīng)管Q1、Q2 、Q3、Q4構(gòu)成的控制單元41提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其中R1、Q1和R9構(gòu)成一個(gè)控制單元對1號(hào)電池進(jìn)行均衡控制，R2、Q2和R10構(gòu)成一個(gè)控制單元對2號(hào)電池進(jìn)行均衡控制，R3、Q3和R11構(gòu)成一個(gè)控制單元對3號(hào)電池進(jìn)行均衡控制，R4、Q4和R12構(gòu)成一個(gè)控制單元對4號(hào)電池進(jìn)行均衡控制；其中MOS管Q1 的S極接功率電阻R9的一端，R9的另一端接1號(hào)電池的“-”極也即2號(hào)電池的“+”極，Q1的D極接1號(hào)電池的“+”極，MOS管Q2的S極接功率電阻R10的一端，R10的另一端接2號(hào)電池的“-”極也即3號(hào)電池的“+”極， Q2的D極接電池1號(hào)電池的“-”極也即2號(hào)電池的“+”極， MOS 管Q3 的S極接功率電阻R11的一端，R11的另一端接電池3號(hào)電池的“-”極也即4號(hào)電池的“+”極，Q3的D極接電池2號(hào)電池的“-”極也即3號(hào)電池的“+”極，MOS管Q4的S極接功率電阻R12的一端，R12的另一端接電池4號(hào)電池的“-”極，Q4的D極接電池3號(hào)電池的“-”極也即4號(hào)電池的“+”極。

所述MOS管Q1、Q2 、Q3、Q4分別用于開關(guān)作用，比如當(dāng)1號(hào)單體電池充電過程中其兩端電壓超過一定的電壓值時(shí)，過壓運(yùn)算模塊檢測到時(shí)輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)給電阻R1并傳送到Q1的G極，MOS管Q1導(dǎo)通短路功率電阻R9用于1號(hào)單體電池放電，所述功率電阻R9、R10 、R11、R12起均衡電流大小調(diào)節(jié)作用，其電阻值越小均衡電流越大，阻值越大，均衡電流越小。由LED1、LED2、LED3、LED4組成的欠壓報(bào)警模塊61分別用于電池組單體電池在欠壓時(shí)進(jìn)行報(bào)警指示；比如當(dāng)1號(hào)單體電池欠壓時(shí)，那么LED1將發(fā)光進(jìn)行報(bào)警。

以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。