[實用新型]以單元管理實現(xiàn)多節(jié)串聯(lián)二次電池組保護(hù)的電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620138195.7
• 申請日: 2006-09-15
• 公開（公告）號: CN200990506Y
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 李鵬
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18
• 代理公司: 北京中海智圣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 曾永珠

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種二次電池組保護(hù)的方法及電路，特別涉及一種以單元管理實現(xiàn)多節(jié)串聯(lián)二次電池組保護(hù)的方法及電路。

背景技術(shù)

以電池單體為供電源的電源管理技術(shù)已經(jīng)比較完善，但電池組有區(qū)別于二次電池單體的額外特性。鑒于目前設(shè)計與制造技術(shù)水平，二次電池單體之間的性能差異總是客觀的存在。在電池組的整個使用期中，二次電池組中的個體在電壓、容量、內(nèi)阻等方面的差異不但不會趨于消失，反而會趨向變大。以二次電池容量為例，在串聯(lián)電池組中，一樣大小的充、放電電流，容量較大的電池個體總是處于較小倍率電流充電或放電，其容量衰減較緩慢，壽命較長。而容量相對小者的個體總是處于較大倍率電流充電或放電，容量衰減較快、壽命較短，經(jīng)過多個充、放電周期后，電池組中的各電池在性能參數(shù)上差異越來越大，形成正反饋特性。這些差異的加劇容易導(dǎo)致電池組中個別電池過充和過放，一旦個別電池發(fā)生過充和過放，該節(jié)電池將很快報廢。而小容量的電池個體提前失效直接導(dǎo)致電池組壽命縮短。根據(jù)木桶原理，通常認(rèn)為電池組的壽命是各單體電池壽命的最小者。

為了解決電池組過充、過放的問題，一般都是通過保護(hù)電池組中的單體電池以達(dá)到保護(hù)電池組的目的。

公開號為CN1655416A，名稱為《多節(jié)鋰電池串聯(lián)電池組保護(hù)方法及其電路》的實用新型專利申請，公開了一種在鋰離子電池組中為每節(jié)電池配接一個電壓檢測模塊和保護(hù)電路。這種方法源自于單節(jié)鋰離子電池(簡稱鋰電)保護(hù)方法，這在一定程度上解決了電池組過充過放的問題，但這種方法有很大的局限性：

采用這種方法的保護(hù)電路，一般都采用被保護(hù)的電池單體自體供電的方法。目前僅鋰電池單體的端電壓超過3.3V。而單節(jié)鎳氫、鎳鎘電壓只有1.2V左右，鉛蓄電池也只有2V。即便是鋰離子電池，電池單體在其放電終結(jié)時，電壓會低于3V，如果要使電壓檢測模塊和保護(hù)電路能正常工作，就必須采用能在低電壓下工作的微功耗元器件，這樣以來電壓檢測模塊和保護(hù)電路的成本就很高。

目前能在低電壓下工作的元器件的工作電壓也高出1.2V很多，所以對于鎳系列的二次電池，電路實現(xiàn)相對較困難，就不僅是成本問題了。

對于鉛蓄電池組，電壓檢測模塊和保護(hù)電路成本太高將失去實用意義。目前很多鉛蓄電池多節(jié)串聯(lián)做成整體，沒有單節(jié)的形式，為每節(jié)電池配接壓檢測模塊和保護(hù)電路不能應(yīng)用到這些鉛蓄電池組上。

以這種保護(hù)方法的電池組，當(dāng)電池組的電壓越高，串聯(lián)的電池也越多，保護(hù)電路的成本也迅速增加，而保護(hù)的效果卻急劇下降。

單節(jié)電池的保護(hù)電路通常是串接在電路中，多個保護(hù)電路串接增加了電池組輸出阻抗。由于保護(hù)電路是串聯(lián)在一起，只要個別電路失效，就會影響到整體的使用。串聯(lián)的數(shù)目較多時，保護(hù)電路也相應(yīng)地增加，電路出故障的可能性也在增加。正是因為這樣，以現(xiàn)有的技術(shù)要對電池組實現(xiàn)較好保護(hù)，電池組內(nèi)串聯(lián)的電池數(shù)目不能太多。

對于可充鋰電池而言，充電管理電路中僅有電壓檢測模塊是不夠的。實驗表明：單節(jié)鋰電池在充電至安全電壓上限時，只充入了70％左右的電能。在充電末期，采取恒壓充電，在充滿之后如果不將充電回路斷開，即使是充電電流很小也會造成鋰電池過充，損害鋰電池的使用壽命。如果要將鋰電池組充滿并防止過充，除了檢測、控制充電電壓外，必須能檢測、控制充電電流。

因此為每一節(jié)電池配接一個電壓檢測模塊和保護(hù)電路有很大局限性。

對于由幾十只、上百只二次電池單體經(jīng)串連構(gòu)成的電池組，由于二次電池個體的差異總是客觀存在，以目前現(xiàn)有的技術(shù)在一定的成本內(nèi)很難有效地防止其過充與過放，這就限制了二次電池組的應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容

為了解決在一定的成本內(nèi)很難有效地防止電池組過充與過放，使電池組壽命很快降低的問題，本實用新型提出一種以單元管理的方法對串聯(lián)電池組實現(xiàn)保護(hù)，由于各個單元都是相互獨(dú)立的，保護(hù)的效果并不會隨串聯(lián)電池數(shù)目的增加而顯著變壞，即使是電池組內(nèi)串聯(lián)的電池數(shù)目較多(數(shù)百節(jié)，甚至上千節(jié))，也能較好的實現(xiàn)保護(hù)。

本實用新型通過以下方案實現(xiàn)：