一種多功能安全保護均衡電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于大中型儲能及動力電池控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能安全保護均衡電路。
【背景技術(shù)】
[0002]當前全球面臨日益嚴重的環(huán)境問題和能源問題，電動汽車在降低石油消耗，減少環(huán)境污染方面有點突出。電動汽車具有節(jié)能、零污染、零排放、能源利用率高、高性能等優(yōu)勢，使其在節(jié)約和環(huán)保的各種能源戰(zhàn)略中脫穎而出，大中型儲能系統(tǒng)也不斷得到推廣應用。
[0003]電動汽車動力電池為滿足高電壓輸出要求，需要將多節(jié)單體電池或者單體超級電容串聯(lián)使用。然而，由于現(xiàn)有制造技術(shù)以及阻抗和溫度特性等各方面的差異，單體電池之間的性能會有所差異，使其在相同的充放電電流下，各節(jié)電池的電壓和可用容量都會有所不同，而不斷重復的充放電過程更加劇了不一致現(xiàn)象。這種情況會導致電池的性能惡化，最終甚至將導致串聯(lián)電池組無法工作。超級電容的不一致現(xiàn)象也會嚴重影響超級電容組的工作狀態(tài)。因此為解決單體電源/單體超級電容之間的不一致性，必須對其進行均衡管理，以保持串聯(lián)后電源系統(tǒng)的整體容量，延長電源系統(tǒng)的使用壽命。
[0004]目前電源系統(tǒng)做均衡管理的時候容易出現(xiàn)電壓過均衡、均衡過溫等問題，目前主要是采用純軟件配合單開關(guān)進行保護，從功能安全上來看，存在較大的安全隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種多功能安全保護均衡電路，用于對電源系統(tǒng)的儲能單元進行均衡，兼容硬件保護機制與軟件保護機制，具有過均衡硬件自保護、均衡過溫自保護功能。
[0006]本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種多功能安全保護均衡電路，所述多功能安全保護均衡電路連接于儲能單元的正極和負極之間，所述多功能安全保護均衡電路包括串聯(lián)連接的均衡等效電阻、均衡控制開關(guān)及均衡保護開關(guān)管，所述均衡保護開關(guān)管的集電極與基極之間連接有第一偏置電阻，所述均衡保護開關(guān)管的基極與發(fā)射極之間連接有第二偏置電阻。
[0008]作為上述方案進一步的方案，所述第二偏置電阻并聯(lián)一熱敏電阻。
[0009]具體的，所述儲能單元的負極與均衡保護開關(guān)管的發(fā)射極連接;所述均衡等效電阻和所述均衡控制開關(guān)串聯(lián)于所述儲能單元的正極與所述均衡保護開關(guān)管的集電極之間。
[0010]具體的，所述均衡保護開關(guān)管為開關(guān)三極管。
[0011]具體的，所述熱敏電阻為負溫度系數(shù)熱敏電阻。
[0012]具體的，所述均衡控制開關(guān)與可編程執(zhí)行器信號連接。
[0013]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
[0014](I)本實用新型所述多功能安全保護均衡電路具有過均衡硬件自保護功能，通過硬件電路起到過均衡自保護作用。
[0015](2)本實用新型所述多功能安全保護均衡電路具有均衡過溫自保護功能，利用硬件電路中設置的熱敏電阻起到均衡過溫保護作用。
[0016](3)本實用新型所述多功能安全保護均衡電路的均衡控制開關(guān)可通過軟件編程進行控制，兼容了硬件與軟件保護功能。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例1的用于動力電池均衡電路的安全保護電路示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]實施例1
[0020]一種多功能安全保護均衡電路，可用于儲能單元進行均衡控制，并具有過均衡自保護以及均衡過溫自保護功能。所述儲能單元為單體電池或者單體超級電容，或者是多節(jié)單體電池或者多節(jié)單體超級電容串聯(lián)后的電池包。所述儲能單元即為所述多功能安全保護均衡電路的均衡目標。
[0021]所述多功能安全保護均衡電路的具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0022]在圖1中，所述多功能安全保護均衡電路連接于儲能單元E的正極和負極之間。所述多功能安全保護均衡電路包括串聯(lián)連接的均衡等效電阻R1、均衡控制開關(guān)SI及均衡保護開關(guān)管Ql;儲能單元E的負極與均衡保護開關(guān)管Ql的發(fā)射極連接;所述均衡等效電阻Rl和所述均衡控制開關(guān)SI串聯(lián)于儲能單元E的正極與所述均衡保護開關(guān)管Ql的集電極之間；所述均衡保護開關(guān)管Ql的集電極與基極之間連接有第一偏置電阻R2，所述均衡保護開關(guān)管Ql的基極與發(fā)射極之間連接有第二偏置電阻R3，所述第二偏置電阻R3并聯(lián)一熱敏電阻Rt。
[0023]具體的，所述均衡保護開關(guān)管Ql為開關(guān)三極管。
[0024]具體的，所述熱敏電阻Rt為負溫度系數(shù)熱敏電阻。
[0025]具體的，所述均衡控制開關(guān)SI與可編程執(zhí)行器M信號連接。
[0026]本多功能安全保護均衡電路正常均衡啟動模式為:控制均衡控制開關(guān)SI閉合，此時儲能單元E的電壓較高，溫度在合理方位內(nèi)，均衡保護開關(guān)管Ql的基極處的分壓較高，大于均衡保護開關(guān)管Ql的導通電壓閾值，使均衡保護開關(guān)管Ql導通，形成均衡回路。
[0027]所述多功能安全保護均衡電路可進行過均衡自保護、均衡過溫自保護以及軟件保護，各保護技術(shù)的工作機理為:
[0028]1、過均衡自保護工作機理:
[0029]當儲能單元E由于均衡控制失效等其他原因，可能會導致過均衡。在過均衡狀態(tài)下，儲能單元E的電壓比較低，由于均衡等效電阻R1、第一偏置電阻R2和熱敏電阻Rt組成的混合分壓作用，使均衡保護開關(guān)管Ql的基極處的電壓Vb下降，當電壓Vb降到均衡保護開關(guān)管Ql的開通電壓以下，使均衡保護開關(guān)管Ql處于截止狀態(tài)，切斷均衡回路，從而實現(xiàn)過均衡硬件自保護。
[0030]如果所需要過均衡保護的儲能單元E的電壓不一樣時，可以通過調(diào)整第一偏置電阻R2、第二偏置電阻R3和熱敏電阻Rt的值或參數(shù)，實現(xiàn)不同的硬件過均衡自保護要求。
[0031]2、均衡過溫自保護工作機理:
[0032]當儲能單元E因均衡控制失效等其他原因，可能會導致均衡等效電阻Rl過熱異常。在這種狀態(tài)下，多功能安全保護均衡電路的溫度較高，負溫度系數(shù)熱敏電阻Rt阻值下降，由于均衡等效電阻R1、第一偏置電阻R2和熱敏電阻Rt組成的混合分壓作用，使均衡保護開關(guān)管Ql的基極處的電壓Vb同時下降，當電壓Vb降到均衡保護開關(guān)管Ql的開通電壓以下，會使均衡保護開關(guān)管Ql處于截止狀態(tài)，切斷均衡回路，實現(xiàn)均衡過溫自保護。
[0033]如果所需要均衡過溫自保護的儲能單元E的溫度值不一樣時，可以通過調(diào)整第一偏置電阻R2、第二偏置電阻R3和熱敏電阻Rt的值或者參數(shù)，實現(xiàn)不同的硬件過溫度自保護要求。
[0034]3、軟件保護:
[0035]所述多功能安全保護均衡電路的均衡控制開關(guān)SI與可編程執(zhí)行器M信號連接，受可編程執(zhí)行器M的控制，可通過程序設計，設定不同的開關(guān)啟動電壓值，實現(xiàn)均衡保護控制。
[0036]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種多功能安全保護均衡電路，所述多功能安全保護均衡電路連接于儲能單元的正極和負極之間，其特征在于:所述多功能安全保護均衡電路包括串聯(lián)連接的均衡等效電阻、均衡控制開關(guān)及均衡保護開關(guān)管，所述均衡保護開關(guān)管的集電極與基極之間連接有第一偏置電阻，所述均衡保護開關(guān)管的基極與發(fā)射極之間連接有第二偏置電阻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能安全保護均衡電路，其特征在于:所述第二偏置電阻并聯(lián)一熱敏電阻。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多功能安全保護均衡電路，其特征在于:所述儲能單元的負極與均衡保護開關(guān)管的發(fā)射極連接;所述均衡等效電阻和所述均衡控制開關(guān)串聯(lián)于所述儲能單元的正極與所述均衡保護開關(guān)管的集電極之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多功能安全保護均衡電路，其特征在于:所述均衡保護開關(guān)管為開關(guān)三極管。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多功能安全保護均衡電路，其特征在于:所述熱敏電阻為負溫度系數(shù)熱敏電阻。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多功能安全保護均衡電路，其特征在于:所述均衡控制開關(guān)與可編程執(zhí)行器信號連接。
【專利摘要】本實用新型屬于動力電池控制技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多功能安全保護均衡電路。所述多功能安全保護均衡電路連接于儲能單元的正極和負極之間，所述多功能安全保護均衡電路包括串聯(lián)連接的均衡等效電阻、均衡控制開關(guān)及均衡保護開關(guān)管，所述均衡保護開關(guān)管的集電極與基極之間連接有第一偏置電阻，所述均衡保護開關(guān)管的基極與發(fā)射極之間連接有第二偏置電阻。所述第二偏置電阻并聯(lián)一熱敏電阻。所述多功能安全保護均衡電路具有過均衡硬件自保護功能和均衡過溫自保護功能，并兼容了硬件與軟件保護功能。
【IPC分類】H02J7/00, H02H7/18
【公開號】CN205283104
【申請?zhí)枴緾N201521107137
【發(fā)明人】徐文賦, 任素云
【申請人】惠州市藍微新源技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月24日