一种多功能安全保护均衡电路的制作方法

文档序号:10371110阅读:606来源:国知局
一种多功能安全保护均衡电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于大中型储能及动力电池控制技术领域,具体涉及一种多功能安全保护均衡电路。
【背景技术】
[0002]当前全球面临日益严重的环境问题和能源问题,电动汽车在降低石油消耗,减少环境污染方面有点突出。电动汽车具有节能、零污染、零排放、能源利用率高、高性能等优势,使其在节约和环保的各种能源战略中脱颖而出,大中型储能系统也不断得到推广应用。
[0003]电动汽车动力电池为满足高电压输出要求,需要将多节单体电池或者单体超级电容串联使用。然而,由于现有制造技术以及阻抗和温度特性等各方面的差异,单体电池之间的性能会有所差异,使其在相同的充放电电流下,各节电池的电压和可用容量都会有所不同,而不断重复的充放电过程更加剧了不一致现象。这种情况会导致电池的性能恶化,最终甚至将导致串联电池组无法工作。超级电容的不一致现象也会严重影响超级电容组的工作状态。因此为解决单体电源/单体超级电容之间的不一致性,必须对其进行均衡管理,以保持串联后电源系统的整体容量,延长电源系统的使用寿命。
[0004]目前电源系统做均衡管理的时候容易出现电压过均衡、均衡过温等问题,目前主要是采用纯软件配合单开关进行保护,从功能安全上来看,存在较大的安全隐患。
【实用新型内容】
[0005]为了克服现有技术的缺点与不足,本实用新型的目的在于提供一种多功能安全保护均衡电路,用于对电源系统的储能单元进行均衡,兼容硬件保护机制与软件保护机制,具有过均衡硬件自保护、均衡过温自保护功能。
[0006]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:
[0007]—种多功能安全保护均衡电路,所述多功能安全保护均衡电路连接于储能单元的正极和负极之间,所述多功能安全保护均衡电路包括串联连接的均衡等效电阻、均衡控制开关及均衡保护开关管,所述均衡保护开关管的集电极与基极之间连接有第一偏置电阻,所述均衡保护开关管的基极与发射极之间连接有第二偏置电阻。
[0008]作为上述方案进一步的方案,所述第二偏置电阻并联一热敏电阻。
[0009]具体的,所述储能单元的负极与均衡保护开关管的发射极连接;所述均衡等效电阻和所述均衡控制开关串联于所述储能单元的正极与所述均衡保护开关管的集电极之间。
[0010]具体的,所述均衡保护开关管为开关三极管。
[0011]具体的,所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
[0012]具体的,所述均衡控制开关与可编程执行器信号连接。
[0013]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0014](I)本实用新型所述多功能安全保护均衡电路具有过均衡硬件自保护功能,通过硬件电路起到过均衡自保护作用。
[0015](2)本实用新型所述多功能安全保护均衡电路具有均衡过温自保护功能,利用硬件电路中设置的热敏电阻起到均衡过温保护作用。
[0016](3)本实用新型所述多功能安全保护均衡电路的均衡控制开关可通过软件编程进行控制,兼容了硬件与软件保护功能。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例1的用于动力电池均衡电路的安全保护电路示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述,但本实用新型的实施方式不限于此。
[0019]实施例1
[0020]一种多功能安全保护均衡电路,可用于储能单元进行均衡控制,并具有过均衡自保护以及均衡过温自保护功能。所述储能单元为单体电池或者单体超级电容,或者是多节单体电池或者多节单体超级电容串联后的电池包。所述储能单元即为所述多功能安全保护均衡电路的均衡目标。
[0021]所述多功能安全保护均衡电路的具体结构示意图如图1所示。
[0022]在图1中,所述多功能安全保护均衡电路连接于储能单元E的正极和负极之间。所述多功能安全保护均衡电路包括串联连接的均衡等效电阻R1、均衡控制开关SI及均衡保护开关管Ql;储能单元E的负极与均衡保护开关管Ql的发射极连接;所述均衡等效电阻Rl和所述均衡控制开关SI串联于储能单元E的正极与所述均衡保护开关管Ql的集电极之间;所述均衡保护开关管Ql的集电极与基极之间连接有第一偏置电阻R2,所述均衡保护开关管Ql的基极与发射极之间连接有第二偏置电阻R3,所述第二偏置电阻R3并联一热敏电阻Rt。
[0023]具体的,所述均衡保护开关管Ql为开关三极管。
[0024]具体的,所述热敏电阻Rt为负温度系数热敏电阻。
[0025]具体的,所述均衡控制开关SI与可编程执行器M信号连接。
[0026]本多功能安全保护均衡电路正常均衡启动模式为:控制均衡控制开关SI闭合,此时储能单元E的电压较高,温度在合理方位内,均衡保护开关管Ql的基极处的分压较高,大于均衡保护开关管Ql的导通电压阈值,使均衡保护开关管Ql导通,形成均衡回路。
[0027]所述多功能安全保护均衡电路可进行过均衡自保护、均衡过温自保护以及软件保护,各保护技术的工作机理为:
[0028]1、过均衡自保护工作机理:
[0029]当储能单元E由于均衡控制失效等其他原因,可能会导致过均衡。在过均衡状态下,储能单元E的电压比较低,由于均衡等效电阻R1、第一偏置电阻R2和热敏电阻Rt组成的混合分压作用,使均衡保护开关管Ql的基极处的电压Vb下降,当电压Vb降到均衡保护开关管Ql的开通电压以下,使均衡保护开关管Ql处于截止状态,切断均衡回路,从而实现过均衡硬件自保护。
[0030]如果所需要过均衡保护的储能单元E的电压不一样时,可以通过调整第一偏置电阻R2、第二偏置电阻R3和热敏电阻Rt的值或参数,实现不同的硬件过均衡自保护要求。
[0031]2、均衡过温自保护工作机理:
[0032]当储能单元E因均衡控制失效等其他原因,可能会导致均衡等效电阻Rl过热异常。在这种状态下,多功能安全保护均衡电路的温度较高,负温度系数热敏电阻Rt阻值下降,由于均衡等效电阻R1、第一偏置电阻R2和热敏电阻Rt组成的混合分压作用,使均衡保护开关管Ql的基极处的电压Vb同时下降,当电压Vb降到均衡保护开关管Ql的开通电压以下,会使均衡保护开关管Ql处于截止状态,切断均衡回路,实现均衡过温自保护。
[0033]如果所需要均衡过温自保护的储能单元E的温度值不一样时,可以通过调整第一偏置电阻R2、第二偏置电阻R3和热敏电阻Rt的值或者参数,实现不同的硬件过温度自保护要求。
[0034]3、软件保护:
[0035]所述多功能安全保护均衡电路的均衡控制开关SI与可编程执行器M信号连接,受可编程执行器M的控制,可通过程序设计,设定不同的开关启动电压值,实现均衡保护控制。
[0036]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式,但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多功能安全保护均衡电路,所述多功能安全保护均衡电路连接于储能单元的正极和负极之间,其特征在于:所述多功能安全保护均衡电路包括串联连接的均衡等效电阻、均衡控制开关及均衡保护开关管,所述均衡保护开关管的集电极与基极之间连接有第一偏置电阻,所述均衡保护开关管的基极与发射极之间连接有第二偏置电阻。2.根据权利要求1所述的一种多功能安全保护均衡电路,其特征在于:所述第二偏置电阻并联一热敏电阻。3.根据权利要求1或2所述的一种多功能安全保护均衡电路,其特征在于:所述储能单元的负极与均衡保护开关管的发射极连接;所述均衡等效电阻和所述均衡控制开关串联于所述储能单元的正极与所述均衡保护开关管的集电极之间。4.根据权利要求1或2所述的一种多功能安全保护均衡电路,其特征在于:所述均衡保护开关管为开关三极管。5.根据权利要求2所述的一种多功能安全保护均衡电路,其特征在于:所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。6.根据权利要求1或2所述的一种多功能安全保护均衡电路,其特征在于:所述均衡控制开关与可编程执行器信号连接。
【专利摘要】本实用新型属于动力电池控制技术领域,公开了一种多功能安全保护均衡电路。所述多功能安全保护均衡电路连接于储能单元的正极和负极之间,所述多功能安全保护均衡电路包括串联连接的均衡等效电阻、均衡控制开关及均衡保护开关管,所述均衡保护开关管的集电极与基极之间连接有第一偏置电阻,所述均衡保护开关管的基极与发射极之间连接有第二偏置电阻。所述第二偏置电阻并联一热敏电阻。所述多功能安全保护均衡电路具有过均衡硬件自保护功能和均衡过温自保护功能,并兼容了硬件与软件保护功能。
【IPC分类】H02J7/00, H02H7/18
【公开号】CN205283104
【申请号】CN201521107137
【发明人】徐文赋, 任素云
【申请人】惠州市蓝微新源技术有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月24日
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