[發明專利]一種鋰離子電池組二級保護方法及其電路

有效

• 申請號: 200810234977.4
• 申請日: 2008-11-05
• 公開（公告）號: CN101399442A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 劉國海;周華偉;陳兆嶺;沈躍;張群;田翔;滕成龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18;H02H3/05
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池組二級保護方法及其電路，適用于多節鋰離子電池組的充放電故障保護，屬于鋰離子電池管理的技術領域。

背景技術

鋰離子電池是以嵌鋰化合物作為正負極材料的新型高能電池，具有比能量高，電壓高，自放電小，循環性能好和壽命長等一系列的優點，近年來開始得到廣泛的應用。但是鋰離子電池不能過充電、過放電以及高溫充、放電，否則會大大縮短電池使用壽命，嚴重時甚至會發生燃燒、爆炸等極端情況。因此，鋰離子電池組充放電的保護很重要，直接關系到產品的安全性能。如果因為鋰離子電池組在充放電過程中發生燃燒、爆炸等極端情況，而導致產品召回和用戶索賠，生產商將承擔巨大的風險。因此，生產商都十分重視鋰離子電池組的保護措施。目前，4串以下的電池組有專用的保護芯片，4串以上的則沒有專用保護芯片。目前，4串以上的電池組的保護都是單獨采用單片機系統或者單獨采用專用保護芯片串聯的方式實施。這種單獨的保護措施都只有一級保護，如果在鋰離子電池組充放電時發生故障，而由于某種原因，這級保護不能及時動作并報警，將造成電池組損壞甚至爆炸，進而影響設備安全和人身安全。

發明內容

本發明的目的是提供一種多節鋰離子電池組二級保護方法，從而有效提高多節鋰離子電池組的保護性能；本發明的另一目的是提供該多節鋰離子電池組二級保護方法的實現電路。

本發明采用的技術方案是：一種多節鋰離子電池組二級保護方法，是通過電壓監測電路1、電流監測模塊2和溫度監測電路3將鋰離子電池組(B1、B2、……、Bn)的電壓、電流和溫度信號送入單片機系統4，完成第一級保護的信號測量和運算處理；專用保護芯片組7中專用保護芯片71、專用保護芯片72、……、專用保護芯片7m相串聯，鋰離子電池組(B1、B2、……、Bn)的電壓、電流和溫度信號直接經芯片測量和處理，完成第二級保護的信號測量和運算處理；專用保護芯片組7與單片機系統4的處理結果一起送入信號綜合和驅動電路6，驅動充電管Q11和放電管Q12動作，使鋰離子電池組(B1、B2、……、Bn)正常工作；當發生過充電、過放電或過溫等故障現象時，關斷充電管Q11或放電管Q12，切除故障并報警；第二級保護的動作設定值大于第一級保護的動作設定值，但均在鋰離子電池的安全范圍內。因此，發生故障時，第一級保護將輸出保護信號，當由于某種原因，充放電主電路未動作，故障沒切除，這時，第二級保護將輸出保護信號，驅動充放電主電路動作，切除故障。

上述的鋰離子電池組二級保護方法，具體包括以下步驟：

(1)、n只單體鋰離子電池(B1、B2、……、Bn)串聯構成電池組，通過電壓監測電路1，將電池組中各點對地(O)電位(CL1、CL2、……、CLn)，按不同比例轉化成0～+5V的直流電壓D1、D2、……、Dn，送入單片機系統4處理；電池組的充放電電流通過電流監測模塊2，產生信號C-SAMPLING，送入單片機系統4處理；電池組的溫度通過溫度監測電路3，產生信號temp，送入單片機系統4處理；單片機系統4輸出信號CO0、DO0，送入信號綜合和驅動電路6；單片機系統4輸出信號CC1、CC2、……、CCn，送入均衡電路9，在發生充電不均衡情況時，啟動均衡電路工作；

(2)、專用保護芯片組7由專用保護芯片71、專用保護芯片72、……、專用保護芯片7m相串聯，對電池組中各點對地(O)電位(CL1、CL2、……、CLn)、電池組的充放電電流和電池組的溫度進行處理，輸出信號CO1、DO1、……、COm、DOm，送入信號綜合和驅動電路6；

(3)、信號綜合和驅動電路6根據單片機系統4和專用保護芯片組7的輸入信號，產生驅動信號CC-ON和DCC-ON，驅動充電功率管Q11和放電功率管Q12，使鋰離子電池組(B1、B2、……、Bn)正常工作或切除故障并報警。

上述的鋰離子電池組二級保護方法中，在鋰離子電池組處于非充放電狀態時，單片機系統4工作于休眠狀態，同時電壓監測電路1和溫度監測電路3也處于休眠狀態。一旦鋰離子電池組發生充放電行為，將通過充電喚醒、放電喚醒和故障保持電路5，喚醒單片機系統4工作。

上述的鋰離子電池組二級保護方法中，當鋰離子電池組(B1、B2、……、Bn)發生過充電、過放電或過溫等故障情況時，將首先由單片機系統4發出保護信號，實施第一級保護；若單片機系統4不能及時發出保護信號，或發出的保護信號未起作用，則經過一定的延時，由專用保護芯片組7發出保護信號，實施第二級保護；第二級保護的動作設定值大于第一級保護的動作設定值，但均在鋰離子電池的安全范圍內。