一种电池保护器

技术领域

本发明涉及电池保护的技术领域，具体而言，涉及一种电池保护器。

背景技术

随着化石能源的日渐枯竭及环保要求的日益提高，电动汽车及混合动力汽车技术需求日益增长，电动/混动大巴及私家车等新能源汽车如今已经不再陌生。作为新能源汽车领域中的核心部件，电池技术是直接关乎上述新能源汽车是否能够推广应用的一项重大关键技术。截止目前为止，逐步出现了磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料或铅酸电池等众多新型高能量密度电池。上述新型动力电池在应用中要求具有能量密度高、放电倍率高、耐高低温环境、能承受多次冲击放电、循环寿命长等诸多技术特点。其中温度对电池性能及寿命有着重大的影响，根据现有资料及应用案例表明，动力电池使用环境温度控制在0℃-25℃对充分发挥电池性能最为有利；电池环境温度过高，电池内部散热不够充分，将导致电解液分解，电池隔膜加速老化，最终致使电池寿命严重衰减，严重情况下可能引起电池燃烧或爆炸。特别是电池在进行充电或放电时，一旦出现问题，极有可能造成人员伤亡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池保护器，其能够对电池环境的温度进行检测，并及时对电池的充电或放电进行断开，提高了安全性。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种电池保护器，其包括温控器、处理电路和保护电路，温控器的输出端与保护电路的输入端连接，保护电路的输出端与处理电路的出入端连接。

在本发明的一些实施例中，处理电路包括电压比较器U1，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD4和二极管D1；电压比较器U1的2IN+端通过电阻R3与电压比较器U1的1IN+端连接；电压比较器U1的2IN-端与稳压二极管ZD1的负极连接，稳压二极管ZD1的正极与电压比较器U1的1IN+端连接；电压比较器U1的2OUT端通过电阻R2与电压比较器U1的1IN+端连接；电压比较器U1的VCC端与电压比较器U1的1IN+端连接；稳压二极管ZD2的正极与稳压二极管ZD1的正极连接，稳压二极管ZD2的负极与电压比较器U1的GND端连接；电阻R4的一端与电压比较器U1的2IN-端连接，电阻R4的一端与电压比较器U1的GND端连接；稳压二极管ZD4的正极分别与电压比较器U1的2OUT端、电压比较器U1的GND端连接，稳压二极管ZD4的负极与电压比较器U1的GND端连接；电阻R5的一端与电压比较器U1的GND端连接，电阻R5的另一端与电压比较器U1的1IN-端连接；二极管D1的负极与电压比较器U1的GND端连接，二极管D1的正极与电压比较器U1的1IN+端连接，电压比较器U1的GND端、1IN+端、OUT端分别与保护电路连接，电阻R7的一端与电压比较器U1的1IN-端连接，电阻R7的另一端与保护电路连接。

在本发明的一些实施例中，保护电路包括电容C1、二极管D2、二极管D3、场效应管Q1和场效应管Q2，二极管D2的负极通过电阻R7与电压比较器U1的1IN-端连接；二极管D2的正极与场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q2的源极与场效应管Q1的源极连接，场效应管Q1的漏极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与二极管D2的负极连接；电容C1的一端与电压比较器U1的GND端连接，电容C1的另一端与分别与电压比较器U1的OUT端、场效应管Q1的栅极、场效应管Q2的栅极连接；电压比较器U1的GND端分别与场效应管Q1的源极、场效应管Q2的源极连接。

在本发明的一些实施例中，电压比较器U1的型号采用LM393。

在本发明的一些实施例中，场效应管Q1和场效应管Q2的型号均采用IXTA130N10T。

在本发明的一些实施例中，电阻R2、电阻R3、电阻R6和电阻R7的阻值均为100千欧。

在本发明的一些实施例中，电阻R4和电阻R5的阻值均为10千欧。

在本发明的一些实施例中，稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD4的型号均采用BZT52。

在本发明的一些实施例中，稳压二极管ZD1的额定电压为2伏特。

在本发明的一些实施例中，稳压二极管ZD2的额定电压为30伏特。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种电池保护器，其包括温控器、处理电路和保护电路，温控器的输出端与保护电路的输入端连接，保护电路的输出端与处理电路的出入端连接。

由于现有的磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等众多新型高能量密度电池。都存在电池环境温度一旦过高，电池内部就会散热不够充分，将导致电解液分解，电池隔膜加速老化，最终致使电池寿命严重衰减，严重情况下可能引起电池燃烧或爆炸的问题。故为解决上述问题，本实施例利用温控器对电池环境的温度进行监控，从而对超出或低于对应的预设温度值的情况，对电池的充电或放电进行断开。其具体的实施方式为，设置温控器对电池环境温度进行监测，当温度超过或低于对应的预设温度值时，温控器将温度信号转换为电信号，而后在保护电路与处理电路的处理后，对电池进行断开处理，由此避免电池内散热不够充分，将导致电解液分解，从而引发危险，提高了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中一种电池保护器的结构框图；

图2为本发明中处理电路和保护电路的电路原理图；

图3为本发明中电池组、外接电器和温控器的连接示意图。

图标：1、处理电路；2、保护电路；3、温控器；4、电池组；5、外接电器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1和图3，为本实施例提供一种电池保护器，其包括温控器3、处理电路1和保护电路2，温控器3的输出端与保护电路2的输入端连接，保护电路2的输出端与处理电路1的出入端连接。

在本发明的一些实施例中，由于现有的磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等众多新型高能量密度电池。都存在电池环境温度一旦过高，电池内部就会散热不够充分，将导致电解液分解，电池隔膜加速老化，最终致使电池寿命严重衰减，严重情况下可能引起电池燃烧或爆炸的问题。故为解决上述问题，本实施例利用温控器3对电池环境的温度进行监控，从而对超出或低于对应的预设温度值的情况，对电池的充电或放电进行断开。其具体的实施方式为，设置温控器3对电池环境温度进行监测，当温度超过或低于对应的预设温度值时，温控器3将温度信号转换为电信号，而后在保护电路2与处理电路1的处理后，对电池组4和外接电器5进行断开处理，由此避免电池内散热不够充分，将导致电解液分解，从而引发危险，提高了安全性。

在本发明的一些实施例中，在温控器的安装中，利用温控器串联在控制电路电源引线上组装进端子里，直接锁在电池端子上，时刻监测电池温度。由于与电池直接接触，故在对温度的监测更为准确，从而提高了监测精度。

在本发明的一些实施例中，温控器的安装还可以利用热敏电阻装入端子，与电池端子连接，并时刻监测温度，经引线提供给控制电路作比较达到控制目的。同样也能够提高监测精度。

实施例2

请参照图2，本实施例基于实施例1的技术方案提出，处理电路1包括电压比较器U1，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD4和二极管D1；电压比较器U1的2IN+端通过电阻R3与电压比较器U1的1IN+端连接；电压比较器U1的2IN-端与稳压二极管ZD1的负极连接，稳压二极管ZD1的正极与电压比较器U1的1IN+端连接；电压比较器U1的2OUT端通过电阻R2与电压比较器U1的1IN+端连接；电压比较器U1的VCC端与电压比较器U1的1IN+端连接；稳压二极管ZD2的正极与稳压二极管ZD1的正极连接，稳压二极管ZD2的负极与电压比较器U1的GND端连接；电阻R4的一端与电压比较器U1的2IN-端连接，电阻R4的一端与电压比较器U1的GND端连接；稳压二极管ZD4的正极分别与电压比较器U1的2OUT端、电压比较器U1的GND端连接，稳压二极管ZD4的负极与电压比较器U1的GND端连接；电阻R5的一端与电压比较器U1的GND端连接，电阻R5的另一端与电压比较器U1的1IN-端连接；二极管D1的负极与电压比较器U1的GND端连接，二极管D1的正极与电压比较器U1的1IN+端连接，电压比较器U1的GND端、1IN+端、OUT端分别与保护电路2连接，电阻R7的一端与电压比较器U1的1IN-端连接，电阻R7的另一端与保护电路2连接。

在本发明的一些实施例中，由于需要对于温控器3输出的信号进行判断，故需要对信号进行识别和判断，并对信号进行比较，故本实施例采用电压比较器U1作为处理电路1的核心处理器，对温控器3的电压进行对比判断，并且还设置有稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD4，对电路进行浪涌保护，其原理在于稳压管具有在准确的电压下击穿的特性，故可以使得它作为限制或保护元件来使用，从而达到过压保护的作用。从而提高了处理电路1的安全性。而所述电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7的阻值均为100千欧，电阻R4和电阻R5的阻值均为10千欧。起到了分压的作用，避免保护了电压比较器U1因承受的电压过大而导致损坏，从而保护了电压比较器U1，进一步提高了安全性。

在本发明的一些实施例中，本设计可以用于磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料或铅酸电池等电池的保护，其中本实施例以铅酸电池为例，利用温控器监测电池组中某一节电池的温度和电压，从而以其中一节电池的温度或电压超过预定值，对电路中的电压和温度进行判断，而后由电池保护装置进行断开操作，从而达到过压保护功能。并且由于铅酸电池的特性，其内的小电池之间为串联连接，故在根据串联电路中电流各处相等，故在过流保护时，只需要监测电池整体电路，便能够对得出电路中电流值是否超过预定值，从而提高了安全性和实用性。

实施例3

请参照图2，本实施例基于实施例2的技术方案提出，保护电路2包括电容C1、二极管D2、二极管D3、场效应管Q1和场效应管Q2，二极管D2的负极通过电阻R7与电压比较器U1的1IN-端连接；二极管D2的正极与场效应管Q2的漏极连接，场效应管Q2的源极与场效应管Q1的源极连接，场效应管Q1的漏极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与二极管D2的负极连接；电容C1的一端与电压比较器U1的GND端连接，电容C1的另一端与分别与电压比较器U1的OUT端、场效应管Q1的栅极、场效应管Q2的栅极连接；电压比较器U1的GND端分别与场效应管Q1的源极、场效应管Q2的源极连接。

在本发明的一些实施例中，而设置保护电路2的目的在于，避免整个电池保护器中出现过流或过压情况，从而保护整个电池保护器。其具体的实施方式为利用二极管D2和二极管D3反相串联，使得与二极管D2和二极管D3并联的电路，可以有效的进行过压保护，其原理在于当过压的电压经过时会首先击穿二极管，从而导致短路，使得其他元器件受到保护，由此提高了安全性。且保护电路2里设置的场效应管Q1和场效应管Q2，其目的在于场效应管用于放大信号，其优势在于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。且本设计中二极管D2和二极管D3反相串联用于收集电路中的降压执行判断通路和短路，确保其不会短路。并利用保护电路的场效应管在导通产生的压降，经连接两端的二极管收集提供给控制电路设定值做比较，达到控制保护目的，如果短路一直存在就会由电压经二极管直通控制电路达到一直保护目的，起到过流保护的作用。同时场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换，常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。场效应管可以用作可变电阻，对电路的分压起到调节的作用；场效应管还可以方便地用作恒流源，从而避免过流。场效应管可以用作电子开关，对接入的电池直接进行通断，进一步提高了安全性。

在本发明的一些实施例中，由于对于保护电池的类型或者数量的不同，场效应管的数量可以根据情况进行增加或减少。

实施例4

本实施例基于实施例2的技术方案提出，电压比较器U1的型号采用LM393。

在本发明的一些实施例中，由于LM393型电压比较器U1，是高增益，宽频带器件，和大多数比较器一样，如果输出端到输入端有电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙。电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PCB板的设计对减小输入—输出的电容耦合是有助的。故本实施例采用的型号为LM393。

实施例5

本实施例基于实施例3的技术方案提出，场效应管Q1和场效应管Q2的型号均采用IXTA130N10T。

在本发明的一些实施例中，由于IXTA130N10T型场效应管Q1和场效应管Q2，具有成本低、体积小，导通损耗低和散热性好等优势，故本实施例采用该型号作为本设计的最优选择。

实施例6

本实施例基于实施例3的技术方案提出，稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD4的型号均采用BZT52。

在本发明的一些实施例中，由于BZT52型二极管具有导通电压低、反向电流小、工作频率较高、反向击穿电压高和耐高温等特点，故本实施例采用的二极管型号为BZT52。

综上，本发明的实施例提供一种电池保护器，其包括温控器3、处理电路1和保护电路2，温控器3的输出端与保护电路2的输入端连接，保护电路2的输出端与处理电路1的出入端连接。

由于现有的磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等众多新型高能量密度电池。都存在电池环境温度一旦过高，电池内部就会散热不够充分，将导致电解液分解，电池隔膜加速老化，最终致使电池寿命严重衰减，严重情况下可能引起电池燃烧或爆炸的问题。故为解决上述问题，本实施例利用温控器3对电池环境的温度进行监控，从而对超出或低于对应的预设温度值的情况，对电池的充电或放电进行断开。其具体的实施方式为，设置温控器3对电池环境温度进行监测，当温度超过或低于对应的预设温度值时，温控器3将温度信号转换为电信号，而后在保护电路2与处理电路1的处理后，对电池进行断开处理，由此避免电池内散热不够充分，将导致电解液分解，从而引发危险，提高了安全性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。