[實用新型]一種鋰離子電池組的保護裝置

有效

• 申請號: 201220156050.5
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN202616757U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 姜榮軍;簡湘禎
• 申請（專利權）人: 廈門華戎能源科技有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本實用新型涉及鋰離子電池技術領域，特別與一種鋰離子電池組的保護裝置有關。

背景技術

鋰離子電芯通過串連/并連方式可以獲得不同電壓及容量的電池組，從而大大擴展了鋰離子電池的應用領域。由于鋰離子電池的特性所致，在鋰離子電池組實際使用中，必須加有一個管理電池組和用電器安全的保護系統，在鋰離子電芯/電池組出現過充電、過放電、短路、過流等異常情況時，切斷充電/放電回路，從而提高了鋰離子電池組的安全性能，并延長其使用壽命。

通常，鋰離子電池組的保護系統分為兩個部分，一部分為取樣、處理和驅動輸出的管理集成電路部分，用于檢測鋰離子電芯/電池組的工作狀態；另一部分為保護動作的執行部分，當檢測到鋰離子電芯/電池組出現異常時，使用MOS管、繼電器等開關裝置切斷電路。

然而，除了傳統的過充電、過放電、短路、過流等異常情況會嚴重影響到鋰離子電芯/電池組的使用安全以外，鋰離子電池組串聯使用時的容量不均衡、使用過程中電池組的浮充、充電時瞬間的大電流對電路元器件的損傷等問題也在很大程度上影響了鋰離子電芯/電池組的使用壽命。同時，無法直接對鋰離子電芯/電池組的工作狀態進行監測，也給鋰離子電芯/電池組的推廣使用、故障檢測帶來了不便。

中國專利201010624581.8介紹了一種由整流電路、濾波電路、變壓器電路、控制電路和輸出電路組成的集中式非損耗型鋰離子電池組均衡電路，能夠有效實現鋰離子電池組的主動均衡。但是該專利中的鋰離子電池組主動均衡電路結構復雜、成本較高，難以使用在對成本控制嚴格的低壓保護系統中。

中國專利201010168630.1介紹了一種通過改變電芯正極活性物質配方，從而提高錳酸鋰鋰離子電池系統的耐浮充能力。在提高錳酸鋰鋰離子電池系統耐浮充能力的方法因在正極物料中添加了SiO2，長期使用的可靠性有待考證，并且勢必會影響到電芯的能量密度。

中國專利200910247575.2通過在鋰離子電池組保護板上新增電子開關，能夠起到切斷回路的作用，省去了物理開關，降低了產品成本。但是新增的電子開關可以通過使用單片機控制芯片直接控制放電MOS管而省略。

中國專利201120208969.X公開了一種由隔離高壓光耦、控制通斷的N溝道MOS管、大功率預充電電阻、分壓電阻、齊納二極管及穩壓電容組成的動力蓄電池預充電電路，可替代預充電繼電器，降低了成本。但是提及的預充電回路要解決的耐高壓繼電器的高成本問題在低壓保護系統中不存在。

實用新型內容

鑒于上述現有技術中存在的鋰離子電池保護的問題，本發明人設計出一種鋰離子電池組的保護裝置，適用于通信基站、電動自行車、風光互補儲能系統中的產品，將電池組均衡、防止浮充和自放電、預充電等擴展功能設計到低壓保護系統中，并通過將保護芯片與顯示芯片集成在一起，實現了鋰離子電池組相關參數的在線監測。

本實用新型采用的下技術方案如下：

一種鋰離子電池組的保護裝置，連接在N只電芯串聯形成的電池組上，包括均衡電路、預充電電路、充電電路、充放電控制器、電流采樣電阻、保護芯片；每只電芯兩端連接有均衡電路，在電池組的負極依次串聯電流采樣電阻和充放電控制器，充放電控制器的末端形成電池組負極接口，同時充放電控制器末端通過充電電路形成充電負極接口，在充電電路兩端并聯有預充電電路；保護芯片采集均衡電路、電流采樣電阻的信號，并連接充放電控制器、預充電電路、充電電路的控制端。

所述的保護芯片為單片機。

所述的保護芯片內部集成有顯示驅動芯片，并通過顯示驅動芯片連接顯示屏。

所述的均衡電路包括均衡電阻、均衡MOS管、采樣電阻、濾波電容；均衡電阻和均衡MOS管串聯后并聯在單只電芯兩端，均衡MOS管的柵極連接保護芯片控制端；電芯兩端通過采樣電阻連接至保護芯片輸入端，在兩個采樣電阻之間跨接有濾波電容。

所述的充放電控制器包括充放電MOS管、穩壓二極管；充放電MOS管的源極和柵極兩端分別連接穩壓二極管的正極和負極，充放電MOS管的柵極連接保護芯片的控制端。

所述的充電電路包括充電MOS管、充電二極管；充電MOS管的源極和柵極兩端分別連接充電二極管的負極和正極，充電MOS管的柵極連接保護芯片的控制端。

所述的預充電電路包括預充電電阻、預充電MOS管、預充電二極管；預充電電阻和預充電MOS管串聯，預充電MOS管的源極和柵極兩端分別連接預充電二極管的負極和正極，充電MOS管的柵極連接保護芯片的控制端。