专利名称：锂电池保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种串并联电池组控制电路，特别涉及一种锂电池保护装置。
背景技术：
充电电池通常分为镍镉(Ni-Cd)与镍氢(Ni-MH)两种，镍镉电池是前一代产品，现在市场上已不多见，其主要缺点在于电池有记忆效应、寿命短，且镉是一种重金属，容易造成环境污染，针对镍镉电池的缺点开发出了镍氢电池，与镍镉电池相比，镍氢电池的记忆效应减小、电容量增加、耐过充或是过度放电、循环使用寿命增加、充电时间减短，最重要的是不再使用有毒重金属，环境污染问题大幅减低。当然，镍氢电池也并非十全十美，其环境适应力较差，在高于摄氏45度或低于摄氏0度的环境几乎无法使用，因此在极热或极冷的地方无法为电子器材供电，另外，在充电完成后如果放置一段时间不用，会发现电力明显丧失，要再次充电。
针对上述镍电池的缺点又开发出了锂电池，但是锂电池在充电时，如果充电电压过高时，电池会有产生爆炸的危险；反之，当锂电池在放电时，如果放电电压低于一个基本电压时，将会影响到锂电池的使用寿命。因此，锂电池在使用时(充电或放电时)会加上如图1所示的保护装置。
图1以串连四个锂电池为例进行说明。其中保护装置100包括四串电池专用保护IC 101和电路开关103。在实际设计时，会根据锂电池102串联数目的多少，选择适当的保护IC 101。保护IC 101在充电或放电时，会侦测每串锂电池102的电压。当侦测到锂电池102的电压异常时，保护IC 101会将信号发送至电路开关103，使电路开关103断开，以切断充电或放电电流。因此当串连的锂电池102数目不同时，需要重新制作新的保护装置100。而目前厂商能提供的保护IC 101最多只能实现四个锂电池102串联，由于锂电池102越多，其保护IC 101的电路设计越复杂，加上其线路的复杂性及未解决电池间因老化衰退不均而可能产生不平衡的问题，因此五串以上的锂电池保护电路在制作上非常困难。
发明内容
本发明的主要目的，在于解决上述传统技术中存在的问题，本发明对充电电池保护装置重新进行设计，使其无需考虑锂电池串联的个数，每串锂电池都与相同的电路板并联，该电路板具有接口彼此连接，当任何一串电池异常时，会产生信号通知系统及该串电池的位置，或者断开电路开关以切断充电或放电电流。
本发明的另一主要目的在于任何一串电池异常时，与其并联的电路板会判别电池是否为过充，若为过充则对充电电池放电，进行微调以使各串电池平衡。
本发明的另一主要目的在于其供多串的锂电池使用时，能轻易的增加或减少锂电池串联的数目，不需要重新制作电路板，只需要外部做简单的接线即可。
为实现上述目的，本发明提供了一种锂电池保护装置，用以控制外接电路对充电电池进行充电或放电，以防止该充电电池过充或过放，该锂电池保护装置包括异常检测电路、光耦合电路、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。接着，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，光耦合电路根据检测信号调整光耦合电路的阻抗，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。
图1是一种传统锂电池保护装置的电路示意图；图2是本发明的一种锂电池保护装置的并联模块电路示意图；图3是本发明的一种锂电池保护装置的并联模块与电池并联的电路示意图；图4是本发明的一种锂电池保护装置的多个锂电池串联的电路示意图；图5是本发明的另一种锂电池保护装置的多个锂电池串联的电路示意图；图6是本发明的一种锂电池保护装置的多个锂电池串联于外接电路的电路示意图；图7是本发明的一种锂电池保护装置的另一实施例示意图；图8是本发明的一种锂电池保护装置的再一实施例示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下4、102锂电池2异常检测电路3光耦合电路31发光二极管32晶体管5、103电路开关6开关控制电路7外接电路1、100保护装置101保护IC8识别电路9平衡电路具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明，现结合
如下请参照图2和图3，其分别为本发明的一种锂电池保护装置的并联模块的电路，以及锂电池保护装置的并联模块与电池并联的电路示意图。在本发明中，保护装置1包括异常检测电路2和光耦合电路3。
异常检测电路2对充电电池4的电压进行检查，并将检测信号输出至光耦合电路3。
光耦合电路3根据该检测信号调整光耦合电路3的阻抗，以断开保护装置11与外接电路的连接或令充电电池4放电或充电。
其中，光耦合电路3包括发光二极管31和晶体管32。发光二极管31电耦接至异常检测电路2，用以根据充电电池4的电压决定是否发光。而晶体管32电耦接至外接电路，并根据发光二极管31的发光与否决定晶体管32的阻抗，以连接或断开外接电路。
在本实施例中，当电池4正常时，异常检测电路2将充电电池4的电压检测信号发送至光耦合电路3的发光二极管31，发光二极管31在接到检测信号后开始发光，照射另一侧的晶体管32，而使得晶体管32的两端阻抗降低。
当电池4异常时，异常检测电路2会停止向发光二极管31发送信号，使得发光二极管31停止发光，从而使得另一侧的晶体管32没有光的照射，由此晶体管32的两端阻抗变得很高，几乎为断路的状态。
因为光耦合电路3的两侧使用光的照射来连通，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，我们可以如图4所示，将多个并联有该模块的锂电池4串联，每个模块的晶体管32的两端也彼此串联，而且整串晶体管32的两端与整串锂电池4之间完全电隔离。
在图4中，当任何一个锂电池4发生异常时，如上所述，该锂电池4所并联的异常检测电路2会发出使发光二极管32停止发光的检测信号，使另一侧的晶体管32没有光的照射，从而使得晶体管32的两端阻抗变得很高，几乎为断路。由于晶体管32之间为彼此串联，因此整串晶体管32的两端阻抗变得很高，几乎为断路。
相反的，如果所有锂电池4都处于正常状态，整串晶体管32的两端阻抗，即A、B两端的阻抗很低，当有任何一个锂电池4发生异常时，A、B两端的阻抗变得很高，几乎为断路。
接着，利用A、B端间的晶体管32的阻抗变化，可以设计出如图5所示的另一种锂电池保护装置1的多个锂电池4串联的电路。
在本实施例中，进一步在保护装置中设计电路开关5和开关控制电路6，其中，开关控制电路6电耦接至最后一级光耦合电路3，以根据光耦合电路3的阻抗输出控制信号。而电路开关5电耦接至开关控制电路6，并根据控制信号决定是否切断充电电流或放电电流。
因此，当A、B两端的阻抗很低时，电路开关5将导通；反之，则切断电路开关5，以切断充电或放电电流。
图6是本发明的一种锂电池保护装置的多个锂电池串联于外接电路的电路示意图。其中，A、B两端电耦接至外接电路7。其中，外接电路7可以例如是系统或充电器，但并不以此为限。
在图6中，异常检测电路2利用A、B两端阻抗的变化来通知外接电路7。因此，当外接电路7测得A、B两端的阻抗很低时，外接电路7正常工作。但当外接电路7测得A、B两端的阻抗很高时，外接电路7将停止工作，以切断充电或放电电流。
图7是本发明的一种锂电池保护装置的另一实施例示意图。本实施例是在保护装置1的光耦合电路3上电连接识别电路8，识别电路8包括电阻RX，当光耦合电路3根据检测信号调整光耦合电路的阻抗、以断开充电电池4与外接电路的连接时，识别电路8将输出信号(电阻值)告知外接电路，使外接电路得知那一电池4有异常现象。例如，以图4为例，假定每一个保护装置1的光耦合电路3均电连接一识别电路8，并且每一个识别电路8的电阻RX均具有不同的电阻值，如5K、10K、15K、20K等，当第二个保护装置1的光耦合电路3呈断路状态时，该外接电路可以接受到10K的电阻值，由此即可得知是第二个电池发生异常现象。
图8是本发明的一种锂电池保护装置的又一实施例的示意图。在本实施例中，除了在保护装置1的光耦合电路3上电连接识别电路8外，异常检测电路2也与平衡电路9电连接，在电池4过充时，异常检测电路2将向平衡电路9输出检测信号，使得平衡电路9可以控制电池4进行放电动作，以避免电池因过充而损坏。
虽然以上已经结合优选实施例对本发明进行了描述，但是其并非用以限定本发明，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可修改和调整，本发明的保护范围仅以所附权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种锂电池保护装置，用以控制外接电路对充电电池进行充电或放电，以防止所述充电电池过充或过放，所述锂电池保护装置包括异常检测电路，用于对所述充电电池的电压进行检查，并输出检测信号；以及光耦合电路，其电耦接至所述异常检测电路，并根据所述检测信号调整所述光耦合电路的阻抗，用以断开所述充电电池与所述外接电路的连接或令所述充电电池放电或充电。
2.如权利要求1所述的锂电池保护装置，其中所述光耦合电路包括发光二极管，其电耦接至所述异常检测电路，所述异常检测电路所检测的电压信号控制所述发光二极管发光与否；晶体管，其电耦接至所述外接电路，所述发光二极管的发光与否决定所述晶体管的阻抗，从而连接或断开所述外接电路。
3.如权利要求2所述的锂电池保护装置，其中所述充电电池正常时，所述发光二极管将被点亮。
4.如权利要求3所述的锂电池保护装置，其中所述发光二极管发光时，晶体管的阻抗处于低阻抗状态，使所述发光二极管与所述外接电路正常连接。
5.如权利要求2所述的锂电池保护装置，其中所述充电电池异常时，所述发光二极管将停止发光。
6.如权利要求5所述的锂电池保护装置，其中当所述发光二极管停止发光时，所述晶体管的所述阻抗将处于高阻抗状态，并且与所述外接电路的连接断开。
7.一种锂电池保护装置，用以控制外接电路对充电电池进行充电或放电，以防止所述充电电池过充或过放，所述锂电池保护装置包括异常检测电路，其检查所述充电电池的电压，并输出检测信号；光耦合电路，电耦接至所述异常检测电路，并根据所述检测信号调整所述光耦合电路的阻抗，用以断开所述充电电池与所述外接电路的连接或者使所述充电电池放电或充电；开关控制电路，电耦接至所述光耦合电路，用以根据所述光耦合电路的所述阻抗输出控制信号；以及开关，电耦接至所述开关控制电路，用以根据所述控制信号决定是否切断充电电流或放电电流。
8.一种锂电池保护装置，用以控制外接电路对充电电池进行充电或放电，以防止所述充电电池过充或过放，所述锂电池保护装置包括异常检测电路，其检查所述充电电池的电压，并输出检测信号；光耦合电路，电耦接至所述异常检测电路，并根据所述检测信号调整所述光耦合电路的阻抗，用以断开所述充电电池与所述外接电路的连接或者使所述充电电池放电或充电；以及识别电路，与所述光耦合电路电耦接，在光耦合电路呈断开状态时，识别电路输出信号至外接电路，所述外接电路根据所述信号判断哪一位置的电池异常。
9.如权利要求8所述的锂电池保护装置，其中所述识别电路包括电阻。
10.一种锂电池保护装置，用以控制外接电路对充电电池进行充电或放电，以防止所述充电电池过充或过放，所述锂电池保护装置包括异常检测电路，检查所述充电电池的电压，并输出检测信号；光耦合电路，电耦接至所述异常检测电路，并根据所述检测信号调整所述光耦合电路的阻抗，用以断开所述充电电池与所述外接电路的连接或者使所述充电电池放电或充电；识别电路，与所述光耦合电路电耦接，在光耦合电路呈断开状态时，识别电路输出信号至外接电路，所述外接电路根据所述信号判断哪一位置的电池异常；以及平衡电路，与所述异常检测电路及电池电耦接，在电池过充时，所述异常检测电路输出检测信号至所述平衡电路，从而使所述平衡电路对电池进行放电动作。
全文摘要
一种锂电池保护装置，用以控制外接电路对充电电池进行充电或放电，以防止该充电电池过充或过放，此锂电池保护装置包括异常检测电路、光耦合电路、平衡电路及识别电路。所述电池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。接着，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，光耦合电路根据检测信号调整光耦合电路的阻抗，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电池的位置。
文档编号H02H7/18GK101026297SQ200610127559
公开日2007年8月29日 申请日期2006年9月12日 优先权日2005年12月23日
发明者程敬义, 吴伟臣, 陈建烨, 侯锦桦 申请人:有量科技股份有限公司