一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，使用在3~15串锂离子或磷酸铁锂可充电电池组保护模块，尤其涉及使用在电动自行车领域。
技术背景
[0002]锂电池管理芯片丽3474涉及使用在3~5串(单个IC)锂离子或磷酸铁锂可充电电池组保护模块，并支持级联。由于锂电池管理芯片MM3474仅有过充保护、过放保护、放电过流保护和放电短路保护，没有过温保护、充电短路保护和充电均衡功能，功能上欠缺完整性，而且市场趋于智能化，对电池的实时情况需要监测，显然MM3474的功能远远不够。本技术领域人员想到，在MM3474的基础上，添加电量监测芯片BQ34Z100，实现电量监测功能，同时添加充电均衡模块、高温保护模块和充电短路保护模块。使方案功能更加完善，可适应市场PCM保护板功能的多元化需求。另外加入的高温保护模块和充电短路保护模块，使电池包在正常使用过程中得到了进一步的安全保障。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于:提供一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，能克服上述现有的技术缺点，以增加市场竞争力。
[0004]本实用新型具体以下述方式实现，一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，用于电池包，包括锂电池管理保护芯片，包括高温保护模块、充电短路保护模块和充电均衡模块，所述的锂电池管理保护芯片采用I?3个锂电池管理保护芯片丽3474和I个锂电池电量监测芯片BQ34Z100，支持3?15节锂电池，在丽3474的保护功能基础上，用电量监测芯片BQ34Z100，对电池电量具有实时监测功能，在电池包使用过程中，通过外接转接口，读取BQ34Z100芯片数据，实时监测电池包的电池容量、剩余容量、实时电流和温度信息。
[0005]在上述方案基础上，所述的充电均衡模块是利用分流法，每个均衡芯片对应一节电池，在每节电池上并联分流电阻，利用均衡芯片控制并联回路中MOS管的开关，当对应一节电池在充电过程提前达到了均衡点，均衡芯片驱动MOS管打开，部分电流通过该分流电阻流过，以降低该节电池的充电速度，达到均衡效果。
[0006]在上述方案基础上，所述的高温保护模块采用可恢复温控开关，将所述的可恢复温控开关串联在电池管理芯片的充放电控制输入端，当充电或是放电温度达到预设值，温控开关断路，电池管理芯片的充放电控制端无输出，充放电MOS关断。
[0007]在上述方案基础上，所述的充电短路保护模块采用场效应管Qc实现电路短路时关断，从而实现充电短路保护。
[0008]使用本实用新型控制输出，包含步骤:
[0009](I)利用电量监测芯片BQ34Z100特性，对电池电量具有实时监测功能。在电池包使用过程中，可以通过外接转接口，读取BQ34Z100芯片数据，从而可以实时监测电池包的电池容量、剩余容量、实时电流和温度等信息；
[0010](2)利用分流法，在每节电池上并联一个分流电阻，利用均衡芯片控制并联回路中MOS管开关，当对应的电池在充电过程提前达到了均衡点，均衡芯片驱动MOS管打开，部分电流通过分流电阻流过，从而降低了该节电池的充电速度，达到均衡效果；
[0011](3)利用可恢复温控开关的特性，将可恢复温控开关串在电池管理芯片的充放电控制输入端，当充电或是放电温度达到预设值，温控开关断路，电池管理芯片的充放电控制端断路，充放电MOS关断，从而实现高温保护功能；
[0012](4)利用短路时电路的特性，外加驱动三极管，利用三极管的开关功能，将充电场效应管Qc实现关断，从而实现充电短路保护。
[0013]具有上述方法控制的锂离子或磷酸铁锂可充电电池组保护模块全部由硬件的方式实现，具有很高的稳定性！为设计电池组PACK电路提供了可变性，提高了应对市场多样化需求的能力。提供了一种更安全、经济、便捷、高效的锂离子或磷酸铁锂可充电电池组保护模块，促使产品在操作过程中更安全、更可靠。另外该方案成本低，功能齐全，市场竞争力强。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型保护模块的整体电路框图；
[0015]图2为电量监测电路模块；
[0016]图3为充电均衡模块电路框图；
[0017]图4为高温保护电路模块；
[0018]图5为充电短路保护电路模块；
[0019]图6为本实用新型电路原理图案例；
[0020]图中标号说明:
[0021]1--尚温保护模块；2--充电短路保护模块；
[0022]3——充电均衡模块；
[0023]4——电池组；
[0024]5——电量监测芯片；
[0025]6——充电器；7——负载；
[0026]IC1、IC2——锂电池管理芯片MM3474。
具体实施方案
[0027]参阅图1为本实用新型保护模块的整体电路框图:
[0028]一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，用于电池包，包括锂电池管理保护芯片、高温保护模块1、充电短路保护模块2和充电均衡模块3，所述的锂电池管理保护芯片采用2个锂电池管理保护芯片MM3474 IC1、IC2和I个BQ34Z100锂电池电量监测芯片5，支持3?15节锂电池，在丽3474的保护功能基础上，用BQ34Z100电量监测芯片5，对电池组4电量具有实时监测功能，在电池包使用过程中，通过外接转接口，读取BQ34Z100芯片数据，实时监测电池包的电池容量、剩余容量、实时电流和温度信息。
[0029]参阅图2为电量监测电路模块:利用BQ34Z100电量监测芯片5对电池电量可监测的功能，将其信号检测端并联的回路在精密电阻两端，利用对精密电阻实时电流的监测，从而监测整个电路电流状态。另外通过测量电池组4电压来监测电池组的容量。整个监测过程信息可通过BQ34Z100的信息输出端子输出。
[0030]参阅图3为充电均衡模块电路框图:利用分流法，每个MM3513均衡芯片对应一节电池，当丽3513均衡芯片检测到其对应节电池电压的时候，丽3513均衡芯片驱动均衡MOS管打开，让部分充电电流通过对应的分流电阻流向下一节，从而减缓该节电池充电速度。
[0031]参阅图4为高温保护电路模块:利用可恢复温控开关的开关特性去控制充放电控制输入端，当可恢复温控开关达到预设温度时，该可恢复温控开关断开，充放电控制输入端断路，从而导致充放电输出端无输出，充放电场效应管Qc、Qd关断，电池组停止充放电。当温度恢复到相应温度，可恢复温控开关闭合，充放电场效应管Qc、Qd重新打开，电池组正常放电。
[0032]参阅图5为充电短路保护电路模块:利用晶体三极管的开关特性，当充电短路时，充电器负端电压升高，信号采集部分采集电压信号给充电短路保护模块，晶体三极管导通，将充电控制MOS管Qc栅极电压拉地，MOS管关断，充电截止。
[0033]图6为本实用新型电路原理图案例，以进一步说明本实用新型的实用性。
【主权项】
1.一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，用于电池包，包括锂电池管理保护芯片，其特征在于:还包括高温保护模块、充电短路保护模块和充电均衡模块，所述的锂电池管理保护芯片采用I?3个锂电池管理保护芯片MM3474和I个锂电池电量监测芯片BQ34Z100，支持3?15节锂电池，在MM3474的保护功能基础上，用电量监测芯片BQ34Z100，对电池电量具有实时监测功能，在电池包使用过程中，通过外接转接口，读取BQ34Z100芯片数据，实时监测电池包的电池容量、剩余容量、实时电流和温度信息。
2.根据权利要求1所述的一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，其特征在于:所述的充电均衡模块是利用分流法，每个均衡芯片对应一节电池，在每节电池上并联分流电阻，利用均衡芯片控制并联回路中MOS管的开关，当对应一节电池在充电过程提前达到了均衡点，均衡芯片驱动MOS管打开，部分电流通过该分流电阻流过，以降低该节电池的充电速度，达到均衡效果。
3.根据权利要求1所述的一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，其特征在于:所述的高温保护模块采用可恢复温控开关，将所述的可恢复温控开关串联在电池管理芯片的充放电控制输入端，当充电或是放电温度达到预设值，温控开关断路，电池管理芯片的充放电控制端无输出，充放电MOS关断。
4.根据权利要求1所述的一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，其特征在于:所述的充电短路保护模块采用场效应管Qc实现电路短路时关断，从而实现充电短路保护。
【专利摘要】本实用新型涉及具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，使用在3~15串锂离子或磷酸铁锂可充电电池组保护模块，尤其涉及使用在电动自行车领域。一种具备多功能保护和电量监测的锂电池管理模块，用于电池包，包括锂电池管理保护芯片、高温保护模块、充电短路保护模块和充电均衡模块，所述的锂电池管理保护芯片采用1～3个锂电池管理保护芯片MM3474和1个锂电池电量监测芯片BQ34Z100，支持3～15节锂电池，在MM3474的保护功能基础上，用电量监测芯片BQ34Z100，对电池电量具有实时监测功能，在电池包使用过程中，通过外接转接口，读取BQ34Z100芯片数据，实时监测电池包的电池容量、剩余容量、实时电流和温度信息。
【IPC分类】H02J7-00, H02H7-18
【公开号】CN204407963
【申请号】CN201520076810
【发明人】伏涛, 毛卫清
【申请人】上海长园维安电子线路保护有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月4日