一种锂电池组短路保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电路控制技术领域，设计电动工具内部电路，尤其涉及一种锂电池组 短路保护电路。
【背景技术】
[0002] 锂电池在邮电、储能、电动汽车等大功率应用中，均需要多节电池串并联组合，以 满足电压和功率的需要。由于生产工艺差异、电池线路老化、负载性能变化等外部条件的影 响，导致电池组出现短路现象，电池短路后容易造成负载烧坏、电池放空等危害，造成极大 的破坏。如果发现电池短路补救不及时，还会造成火灾，甚至人员伤亡。可见，在锂电池组 管理系统中引入短路保护功能是非常重要的。
[0003] 目前电池管理系统中最常用的短路保护电路是取用分流器或霍尔传感器电流采 集信号调理电路电压输出，驱动短路保护执行电路以达到断开充放电功率M0S管。传统技 术对电流采集电路和短路保护执行电路等硬件电路的依赖性过强。短路保护延时时间需要 通过硬件参数调节，对不同的系统保护时间需设定不同的硬件参数，导致生产工艺复杂。且 纯硬件的短路保护电路工作时易导致充放电M0S管寄生振荡，振荡电压可达到两倍的电池 组电压，此时需要M0S管有很大的DS工作电压，进而导致M0S管成本增加。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、生产效率高的锂电池组短路保 护电路，以解决现有技术存在的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种锂电池组短路保护电路，包括获取基准电流的短路保护电流基准电路、获取短路 电流的短路电流获取电路、电流比较电路、MCU电路、充电执行电路和放电执行电路；其中， 电流比较电路为一个比较器，短路电流获取电路从锂电池组中获取实时电流并送入比较器 的正相输入端；短路保护电流基准电路从MCU中获取基准电流并送入比较器的反相输入 端，比较器的输出端连接MCU的高优先级外中断输入引脚；在所述的MCU中设置有短路保护 电流大小阈值和短路保护延时时间阈值，MCU还连接连接充电执行电路和放电执行电路。
[0006] 所述短路电流获取电路包括与锂电池组连接的分流电阻R1，分流电阻R1的另一 端连接比较器的正相输入端。
[0007] 所述短路电流获取电路还包括连接在分流电阻R1和比较器之间第二电阻R2,在 第二电阻R2和比较器之间连接有第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地。
[0008] 所述短路电流获取电路还包括电容C1和二极管Z1，电容C1和二极管Z1并联后并 联在第三电阻R3的两端，其中二极管Z1为稳压二极管，二极管Z1的正极连接第三电阻R3 接地的一端，二极管Z1的另一端连接在第三电阻R3与比较器相连的一端。
[0009] 所述短路保护电流基准电路包括通过MCU控制产生基准电压的可调精密电压源， 可调精密电压源的另一端连接比较器。
[0010]MCU通过PWM方式控制可调精密电压源，通过调整PWM占空比以配置短路保护电流 大小阈值和短路保护延时时间阈值。
[0011] 所述短路保护电流基准电路还包括连接在可调精密电压源和比较器之间的第四 电阻R4,还包括一端连接在第四电阻R4和比较器之间、另一端接地的第五电阻R5。
[0012] 所述放电执行电路包括放电M0S驱动和放电M0S管，放电M0S驱动与放电M0S管 的栅极和MCU相连，所述充电执行电路包括充电M0S驱动和充电M0S管，充电M0S驱动连接 充电M0S管的栅极和MCU，放电M0S管的源极连接锂电池组，放电M0S管的漏极和充电M0S 管的漏极共同连接负载，负载的另一端连接锂电池组。
[0013] 本发明的有益效果：1，本发明通过软件配置短路保护电流大小和短路保护延时， 极大地提高了生产效率，同时满足各行业的不同应用需求；2利用软件延时有效避免了容 性负载上电时的短路误动作；3,去除了复杂繁琐的短路保护执行单元，减少了物料，降低了 成本。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的电路图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图1和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0016] 1、本发明提供的一种锂电池组短路保护电路，包括获取基准电压的短路保护电流 基准电路、获取短路电流的短路电流获取电路、电流比较电路、MCU电路、充电执行电路、放 电执行电路，电流比较电路为一个比较器，MCU电路包含有一个MCU，短路电流获取电路与 锂电池组相连，从锂电池组获取短路电路并送入比较器的正相输入端，短路保护电流基准 电路与MCU的输出端获取基准电流并送入比较器的反相输入端，比较器的输出端连接MCU 的高优先级外中断输入引脚，在MCU中设置有短路保护电流大小阈值和短路保护延时时间 阈值，MCU还连接连接充电执行电路和放电执行电路。放电执行电路包括放电M0S驱动和 放电M0S管，放电M0S驱动与放电M0S管的栅极和MCU相连，充电执行电路包括充电M0S电 路和充电M0S管，充电M0S驱动电路连接充电M0S管的栅极和MCU，放电M0S管的源极连接 锂电池组，放点M0S管的漏极和充电M0S管的漏极共同连接负载，负载的另一端连接锂电池 组。
[0017] 短路电流获取电路包括与锂电池组连接的分流电阻R1，分流电阻R1的另一端连 接放电M0S管的源极和比较器。在图1中，负载接在B+/CH+与P-之间，当负载需要锂电池 组供电时，MCU通过驱动电路打开放电M0S管，此时，锂电池组、负载、放电M0S管和分流电 阻R1就构成回路，开始放电。
[0018] 短路电流获取电路还包括连接在分流电阻R1和比较器之间第二电阻R2,在第二 电阻R2和比较器之间连接有第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地。在一些实施 例中，选择分流电阻R1阻值范围在l-l〇mQ之间，当放电时流过分流电阻R1的电流为I， 分流电阻两端压降Vi=RlXI，再通过R2、R3的串联分压计算得出比较器同向输入端电V+= 及 lxR3 T -xl〇 R2 +R3
[0019] 短路电流获取电路还包括电容Cl和二极管Z1，其中C1、Z1为保护元件，当出现杂 讯、过压等异常干扰时，能吸收一定的能量。电容C1和二极管Z1并联后并联在第三电阻R3 的两端并，其中二极管Z1为稳压二极管，二极管Z1的正极连接第三电阻R3接地的一端，二 极管Z1的另一端连接在第三电阻R3与比较器相连的一端。
[0020] 短路保护电流基准电路包括通过MCU控制产生基准电压的可调精密电压源，可调 精密电压源的另一端连接比较器，还包括连接在可调精密电压源和比较器之间的第四电阻 R4,还包括一端连接在第四电阻R4和比较器之间、另一端接地的第五电阻R5。MCU控制器 通过PWM方式控制可调精密电压源，电压源输出的参考电压Vref经过第四电阻R4、第五电 阻R5的串联分压，进入比较器反相输入端的电￡'WM占空比可通过 上位机以短路电流大小的方式进行配置。
【主权项】
1. 一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：包括获取基准电流的短路保护电流基准 电路、获取短路电流的短路电流获取电路、电流比较电路、MCU、充电执行电路和放电执行电 路；其中，电流比较电路为一个比较器，短路电流获取电路从锂电池组中获取实时电流并送 入比较器的正相输入端；短路保护电流基准电路从MCU中获取基准电流并送入比较器的反 相输入端，比较器的输出端连接MCU的高优先级外中断输入引脚；在所述的MCU中设置有短 路保护电流大小阈值和短路保护延时时间阈值，MCU还连接连接充电执行电路和放电执行 电路。
2. 根据权利要求1所述的一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：所述短路电流获 取电路包括与锂电池组连接的分流电阻（R1)，分流电阻（Rl)的另一端连接比较器的正相 输入端。
3. 根据权利要求2所述的一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：所述短路电流获 取电路还包括连接在分流电阻（Rl)和比较器之间第二电阻（R2)，在第二电阻（R2)和比较 器之间连接有第三电阻（R3)的一端，第三电阻（R3)的另一端接地。
4. 根据权利要求3所述的一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：所述短路电流获 取电路还包括电容（Cl)和二极管（Z1)，电容（Cl)和二极管（Zl)并联后并联在第三电阻 (R3)的两端，其中二极管（Zl)为稳压二极管，二极管（Zl)的正极连接第三电阻（R3)接地 的一端，二极管（Zl)的另一端连接在第三电阻（R3)与比较器相连的一端。
5. 根据权利要求1所述的一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：所述短路保护电 流基准电路包括通过MCU控制产生基准电压的可调精密电压源，可调精密电压源的另一端 连接比较器。
6. 根据权利要求5所述的一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：MCU通过PWM方式 控制可调精密电压源，通过调整PWM占空比以配置短路保护电流大小阈值和短路保护延时 时间阈值。
7. 根据权利要求5所述的一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：所述短路保护电 流基准电路还包括连接在可调精密电压源和比较器之间的第四电阻（R4)，还包括一端连接 在第四电阻（R4)和比较器之间、另一端接地的第五电阻（R5)。
8. 根据权利要求1所述的一种锂电池组短路保护电路，其特征在于：所述放电执行电 路包括放电MOS驱动和放电MOS管，放电MOS驱动与放电MOS管的栅极和MCU相连，所述 充电执行电路还包括充电MOS驱动和充电MOS管，充电MOS驱动连接充电MOS管的栅极和 MCU，放电MOS管的源极连接锂电池组，放电MOS管的漏极和充电MOS管的漏极共同连接负 载，负载的另一端连接锂电池组。
【专利摘要】一种锂电池组短路保护电路，包括获取基准电流的短路保护电流基准电路、获取短路电流的短路电流获取电路、电流比较电路、MCU电路、充电执行电路和放电执行电路；其中，电流比较电路为一个比较器，短路电流获取电路从锂电池组中获取实时电流并送入比较器的正相输入端；短路保护电流基准电路从MCU中获取基准电流并送入比较器的反相输入端，比较器的输出端连接MCU的高优先级外中断输入引脚；MCU中设置有短路保护电流大小阈值和短路保护延时时间阈值。本发明有效避免了容性负载上电时的短路误动作，同时去除了复杂繁琐的短路保护执行单元，减少了物料，降低了成本。
【IPC分类】H02H7-18
【公开号】CN104868450
【申请号】CN201510283458
【发明人】楚金甫, 陈西山, 常乐, 黄鹏举, 古伟鹏
【申请人】河南森源重工有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月29日