专利名称：保护均衡扩展电路的制作方法
技术领域：
:本发明涉及一种基于锂离子电池组监测IC芯片的均衡保护接口扩展电路。
背景技术：
:过去对锂离子电池组的均衡保护技术，都是通过分立的均衡开关、保护芯片及电阻、电容等组成，因对电池组中每一节电池的均衡都需要一个均衡开关和相应的电阻及电容，分立器件较多，电路复杂，可靠性差。近两年，随着市场对动力锂离子电池需求量的增加，电池组需要串联的电池数量较多，其均衡保护技术越来越受到人们的重视，IC厂商也陆续推出了自带均衡开关的监测IC芯片，大大降低了电路设计的复杂性，同时提高了可靠性，但是，目前市场上的检测IC芯片均衡保护接口均为12个，如果用锂离子电子组替代48伏的铅酸电池，需要13节锂离子电池的串联方能满足电压要求，因此而增加一个监测IC芯片的话，很多应用场合其成本是不能够被接受的
发明内容
:发明目的:本发明的目的是提供一种基于锂离子电池组监测IC芯片的均衡保护接口扩展电路，解决现有锂离子电池组监测IC芯片接口只有12通道，不能单片实现对替代48伏铅酸电池的锂离子电池组均衡保护的问题。技术方案:为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案，原理在于其由锂离子电池组监测IC(U4)、MCU(U2)、运算放大器(U5-U7)、隔离开关管(Ul)、电阻(R1-R49)、电容(C-C23)、二极管(D1、D6、D7、D8)、M0S开关(Q1-Q4)及稳压管(D2、D4、D5)等构成的电子线路，串联锂离子电池组中的单节电池的正、负极依次与监测IC芯片的C0-C12相连接，电池组中没有被保护的第13节电池两端，连接至由负载电阻和隔离开关管(Ul)组成的均衡保护电路中，并且电池两端还要分别与两个运算放大器构成的电压跟随器相连接，经电压跟随器隔离后送给差分放大电路，经差分运算后传送给监测IC芯片的模拟输入端口，监测IC芯片再通过数据接口将此单节电池电压信息与其他接口得到的电压信息一起传输给MCU (U2)，MCU (U2)将监测IC发送来的数据信息进行判断，根据得到的数据信息为监测IC芯片发送命令，控制监测IC芯片内部相应接口的集成均衡开关工作，不被监测IC芯片保护的第13节电池由MCU (U2)的I/O 口直接控制隔离开关管做均衡保护。有益效果:在监测IC芯片典型应用的基础上，仅需增加2片运算放大器，I个开关管、若干电容和电阻就可实现为监测IC芯片扩展一个端口，因使用的锂离子电池组监测IC芯片内部集成均衡开关，相较传统均衡保护电路，分立器件大大减少，整体电路实现简单，工作可靠，利用本方案最多可扩展的端口数量要根据监测IC提供的模拟输入端口数量决定。
:图1为本发明均衡保护电路控制框2为本发明均衡保护电路电气连接1-2中的标号分别为:R1_R49为电阻，Ul为隔离开关管，U2为MCU，U3为比较器，U4为锂离子电阻组监测IC，U5-U7为运算放大器，Q1-Q4为MOS开关，C1-C23为电容，D1、D6、D7、D8为二极管，D2、D4、D5为稳压管
具体实施方式
:如图1-2所示，本具体实施方式
图中U4为锂离子电池组监测IC芯片，按照典型应用接好外围电路，COA至Cl2A依次连接串联13节锂离子电池组中的12节单节电池的正、负极，COA接第I节电池的负极，第13节电池的负极连接至C12A，其正极连接至C13A，同时，C12A经R31和R34两电阻的分压后再连接U6的第3脚，C13A经R29和R37两电阻的分压后连接U6的第5脚，U6是集成了两个运算放大器的IC芯片，U6输出的两路信号分别经电阻R32和R35后连接至U7的反向输入端和同向输入端，经U7的差分运算后由第6脚输出，经过一个串联电阻R33后接至监测IC芯片U4的19脚，19脚和21脚同为监测IC芯片U4的模拟输入端口，监测IC芯片将第19脚得到的第13节电池两端电压值信息保存起来。隔离开关管Ul，C13A经串联电阻R4后接至隔离开关管Ul的输入端，C12A经串联电阻R6后接至隔离开关管的输出端，其控制端接至MCU(U2)的7脚。监测IC芯片U4的数据输出接口是15、16脚，连接至MCU (U2)的11、13脚，两芯片之间以I2C通信协议通信，监测芯片U4将监测到的13节电池组中各单节电池电压信息传输给MCU(U2)，MCU(U2)做出判断后，将第I至12节的电池中需要均衡的控制命令传输给监测IC芯片U4，监测IC芯片U4再控制内部集成均衡开关实现对电池组中对应单节电池做均衡处理，如果MCU (U2)从监测IC芯片U4得到信息是第13节电池需要均衡，则MCU (U2)通过控制隔离开关管Ul来实现。图2中电阻RTl是一个热敏电阻，与电阻R40的一端连接在一起，公共端再接至监测IC芯片U4的模拟输入端口 21，电阻R40的另一端接至监测IC芯片U4的20脚，从而实现对锂离子电阻的温度监测。图2中MOS开关Q1、Q2和Q3组成放电保护开关，R47和R48为检流电阻，J2为放电输出端，MOS开关Q4为充电保护开关，J3为充电端，检流电阻R47、R48端电压经放大器U5放大后接比较器U3，其两路输出经串联电阻R9后接至MCU (U2)的9脚，当充电电压达到设定值时，单片机则控制充电保护开关断开，达到保护电池组的目的；当放电电流超过设定值时则断开放电保护开关，保护电池免受损坏。本电路端口扩展数量视电路中监测IC芯片U4和MCU(U2)的模拟输入端口数量而定，此电路中应用的监测IC芯片有两个模拟输入端口，理论上利用该芯片最多可以扩展两个均衡保护端口，考虑监测IC芯片U4的另一个模拟输入端口需要连接温度传感器，此处只做一路扩展；另外，也可利用MCU (U2)的模拟输入端口做接口扩展，具体扩展数量视其模拟输入端口及I/O 口数量而定，每多扩展一个均衡保护端口，则多一组由电压跟随隔离电路、差分运算电路和隔离开关管均衡电路组成的保护电路，以上这样的变换均落在本发明的保护范围之内。本发明属于锂离子电池组均衡保护电路技术领域，由运算放大器、隔离开关管、电容及电阻等组成的电路，因电路使用了内部集成均衡开关监测IC芯片，电路实现简单，工作稳定可靠，连接接口减少，成本大大降低。
权利要求
1.保护均衡扩展电路，其特征在于:它由锂离子电池组监测IC(U4)、MCU(U2)、运算放大器(U5-U7)、隔离开关管(Ul)、电阻(R1-R49)、电容(C-C23)、二极管(D1、D6、D7、D8)、MOS开关(Q1-Q4)及稳压管(D2、D4、D5)等构成的电子线路，通过对电池组中扩展的单节电池电压信息进行采集，并传输给监测IC的模拟输入端口，实现对电池组监测IC芯片的均衡保护接口扩展，电路中的MCU(U2)负责数据判断及处理。
2.根据权利要求1所述的保护均衡扩展电路，其特征为:由运算放大器(U5-U7)、隔离开关管(Ul)、电容(C-C23)及电阻(R1-R49)等组成的接口扩展电路，对电池组中扩展电池的两端电压经过运算放大器(U5-U7)隔离、差分处理后，与MCU(U2)自带的模拟输入端口连接。
3.根据权利要求1所述的保护均衡扩展电路，其特征为:对电池组中扩展电池的均衡保护，由MCU(U2)根据监测数据情况，控制串有负载电阻的光耦开关来实现。
全文摘要
保护均衡扩展电路，它由锂离子电池组监测IC(U4)、MCU(U2)、运算放大器(U5-U7)、隔离开关管(U1)、电阻(R1-R49)、电容(C-C23)、二极管(D1、D6、D7、D8)、MOS开关(Q1-Q4)及稳压管(D2、D4、D5)等构成的电子线路，通过对电池组中扩展的单节电池电压信息进行采集，并传输给监测IC的模拟输入端口，实现对电池组监测IC芯片的均衡保护接口扩展，电路中的MCU(U2)负责数据判断及处理；本发明属于锂离子电池组均衡保护电路技术领域，由运算放大器、隔离开关管、电容及电阻等组成的电路，因电路中使用了内部集成均衡开关的监测IC芯片，电路实现简单，工作稳定可靠，连接的接口减少，成本大大的降低。
文档编号H02H7/18GK103199501SQ20121002299
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者刘冬生, 李青海, 郑力兴, 张雷 申请人:山东润峰电子科技有限公司, 北京精仪智拓科技有限公司