一种电池单体采集检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池单体采集检测单元。
【背景技术】
[0002] 随着社会不断发展，电池作为一种储能装置，其应用越来越广泛。由原来的电气设 备领域到现在的汽车领域、储能电站领域等，电池已经成为人们生活及生产中不可或缺的 一部分。
[0003] 现代化用电设备对电源功率需求的不断增加，导致电池供电由原来的单节供电到 现在多节电池组合供电，电池组的数随着用电设备功率的增加而不断增加。对于抗滥用性 差的电池，如锂电池等，整个电池组中单体的差异过大会造成整个电池组的电量存储能力 降低，并影响电池包的寿命。另一方面，随着电池储存能量的不断增加，电池因为应用不当 造成爆炸、起火燃烧的事件也不断发生，电池的安全性也变得尤为重要。
[0004] 因此，只有进行准确的单体采集检测，对单体检测进行安全保护及准确的故障诊 断，才能更好的保证电池组的安全和使用寿命。
[0005] 在已有的单体采集检测技术中，单体采集检测电路功能主要有以下两点：
[0006] 1、对电池单体检测的输入端进行滤波保护，现有单体检测的保护电路一般只采集 用简单的电阻或稳压二极管进行保护，这两种保护方法存在两点问题，第一点，电阻保护方 法无法选择合适的保护电阻，保护电阻的阻值大可以很好的保护电路，但影单体采集的误 差大。保护电阻的阻值小则单体采集的误差小，但无法对电路起到很好的保护；第二点，稳 压二极管保护，当输入到稳压二极管两端的电压较高，持续时间较长时，稳压二极管过热烧 毁，失去保护作用。
[0007] 2、对电压偏高的单体进行放电均衡，现有的单体检测的均衡电路只能简单的实现 均衡的开启和关断控制，电路本身无法区分均衡是否正常开启或关断。当均衡开关因损坏 而无法断开时，电路无法识别，会造成电池单体的持续放电，造成电池组损坏。
【发明内容】
[0008] 本发明为了解决上述问题，提出一种电池单体采集检测装置，能够实现单体电池 采集检测电路的安全保护及准确诊断电池均衡开关状态，确保电池采集系统的安全及电池 组不被均衡损坏。
[0009] 本发明通过以下方案实现：
[0010] 本发明提出一种电池单体采集检测装置，包括单体采集保护电路、单体均衡电路、 滤波电路和单体米集芯片。
[0011] 所述的单体采集保护电路连接电池单体和滤波电路，在电池单体出现电压突然异 常升高或采集芯片出现异常短路过流时瞬时保护后端的单体均衡电路、滤波电路和单体采 集芯片。
[0012] 所述的单体均衡电路通过单体保护电路连接在单体的正负极之间，在单体电压比 电池组中其它单体的电压偏高时，对单体进行放电均衡，保持电池组中所有单体的电压基 本相等。
[0013] 所述滤波电路串联在单体米集保护电路和单体均衡电路之后，连接单体米集芯 片，将单体电池电压进行滤波后输入给单体采集芯片，保证单体采集芯片采集的单体电压 无干扰。
[0014] 采用本装置能够实现单体电池采集检测电路的安全保护及准确诊断电池均衡开 关状态，确保电池采集系统的安全及电池组不被均衡损坏。
【附图说明】
[0015] 图1、本发明的原理框图；
[0016] 图2、本发明的单体采集保护电路连接图；
[0017] 图3、本发明的单体均衡电路连接图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案更加明确，以下结合附图对本发明做进一步详细说 明。
[0019] 参见图1，本电池单体采集检测装置的原理包括单体采集保护电路1-N、单体均衡 电路、滤波电路和单体采集芯片：
[0020] 所述单体采集保护电路I-N与电池组内的电池单体正负极连接，当单体电压出现 异常升高时，单体采集保护电路迅速动作，保护单体均衡电路、滤波电路及单体采集芯片； 当均衡电路出现异常短路时，单体采集保护电路迅速动作，防止电池单体被大电流过放，保 护电池单体。
[0021] 所述单体均衡电路通过单体保护电路连接在电池单体的正负极，通过单体采集芯 片控制单体均衡电路内部的均衡开关的开启和关断来对电池单体进行放电均衡。
[0022] 所述滤波电路串联在单体采集保护电路和单体均衡电路之后，滤除单体电压上叠 加的干扰电压，将滤波后的单体电压送入单体电压采集芯片，保证单体采集芯片采集的单 体电压无干扰。
[0023] 图2为单体采集保护电路的连接图，图中1、2为保险丝，连接在电池单体的正极和 负极，3为大功率稳压二极管，当电池单体电压异常升高时，稳压二极管3被击穿导通，大电 流流经保险丝1、2,当电压异常升高的时间为微秒级时，保险丝不会被熔断，但是稳压管将 电压稳定在保护电压范围内，防止浪涌电压对电路造成损坏。当电压异常升高时间为毫秒 级时，保险丝被熔断，断开了异常电池单体与单体采集检测单元的连接，实现单体采集检测 单元电路的过压保护。
[0024] 图3为单体均衡电路的连接图，图中4、5为均衡电阻R4、R5,6为稳压二极管，7为 开关MOS管。当电池组内某个电池单体电压高于其它电池单体电压时，单体采集芯片输出 低电平到SN，控制开关MOS管7导通，电池单体通过保险丝1、均衡电阻4、开关MOS管7、均 衡电阻5和保险丝2形成放电回路进行放电均衡。稳压二极管6用于保护开关MOS管7的 GS极，当GS极电压超过MOS管保护电压时，稳压二极管导通，将GS电压钳位在安全电压范 围内。
[0025] 所述开关管7和均衡电阻4、5出现异常短路时，造成电池单体的正极和负极直接 短路，此时大电流流经单体采集保护电路中的保险丝1、2,保险丝1、2迅速熔断，实现过流 保护，防止电池单体被持续短路而损坏。
[0026] 所述开关MOS管7关断时，CN和CN-I之间的电压U为电池单体电压Us，而开关 MOS管7导通时，CN和CN-I之间的电压根据公式1计算，
[0028] 选择合适的R4和R5的值，比较开关MOS管导通时和关断时两种状态下CN和CN-I 之间的电压，如果电压相等，则单体均衡均衡电路发生故障，如果MOS管导通时CN和CN-I 之间的电压是MOS管关断时CN和CN-I之间电压的R5AR4+R5)，则单体均衡电路无故障。
【主权项】
1. 一种电池单体采集检测装置，其特征在于，包括单体采集保护电路、单体均衡电路、 滤波电路和单体采集芯片； 所述单体采集保护电路连接电池单体和滤波电路，在电池单体出现电压突然异常升 高或采集芯片出现异常短路过流时瞬时保护后端的单体均衡电路、滤波电路和单体采集芯 片； 所述单体均衡电路通过单体保护电路连接在单体电池的正负极之间，在单体电池电压 比电池组中其它单体电池的电压偏高时，对单体电池进行放电均衡，保持电池组中所有单 体电池的电压基本相等； 所述滤波电路串联在单体采集保护电路和单体均衡电路之后，连接单体采集芯片，将 单体电池电压进行滤波后输入给单体采集芯片，保证单体采集芯片采集的单体电压无干 扰。2. 根据权利要求1所述的电池单体采集检测装置，其特征在于，所述单体采集保护电 路包括的保险丝（1、2)和大功率稳压二极管（3)，保险丝（1、2)分别连接电池单体的正极和 负极，大功率稳压二极管（3)连接在保险丝（1、2)之间，当电池单体电压异常升高时，稳压 二极管（3)被击穿导通，大电流流经保险丝（1、2)，当电压异常升高的时间为微秒级时，保 险丝不会被熔断，但是稳压管将电压稳定在保护电压范围内，防止浪涌电压对电路造成损 坏。3. 根据权利要求1所述的电池单体采集检测装置，其特征在于，所述单体均衡电路包 括均衡电阻R4、R5、稳压二极管（6)和开关MOS管（7);当电池组内某个电池单体电压高于 其它电池单体电压时，单体采集芯片输出低电平到SN，控制开关MOS管（7)导通，电池单体 通过保险丝（1)、均衡电阻R4、开关MOS管（7 )、均衡电阻R5和保险丝（2 )形成放电回路进 行放电均衡；稳压二极管（6)用于保护开关MOS管（7)的GS极，当GS极电压超过MOS管保 护电压时，稳压二极管导通，将GS电压钳位在安全电压范围内。
【专利摘要】一种电池单体采集检测装置，包括单体采集保护电路、单体均衡电路、滤波电路和单体采集芯片。单体采集保护电路连接电池单体和滤波电路，单体均衡电路通过单体保护电路连接在单体的正负极之间，滤波电路串联在单体采集保护电路和单体均衡电路之后，连接单体采集芯片，本装置能够实现单体电池采集检测电路的安全保护及准确诊断电池均衡开关状态，确保电池采集系统的安全及电池组不被均衡损坏。
【IPC分类】G01R31/36, H02J7/00
【公开号】CN105098933
【申请号】CN201510628996
【发明人】李祥, 肖利华, 徐福祥, 李宗华, 苏岭
【申请人】重庆长安汽车股份有限公司, 重庆长安新能源汽车有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月28日