[發明專利]一種高安全性動力鋰電池組放電短路保護控制方法和系統

無效

• 申請號: 201310162283.5
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103227454A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 盧圣凱
• 申請（專利權）人: 蘇州中元動力科技有公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18
• 代理公司: 蘇州市新蘇專利事務所有限公司 32221
• 代理人: 徐鳴

技術領域

本發明涉及一種高安全性動力鋰電池組放電短路保護控制方法和系統，籍此方法和系統可以有效提高動力鋰電池組放電短路保護的可靠性。

背景技術

動力鋰電池系統5年來的應用歷史發生了多起著火爆炸惡性安全事故，其中部分原因就是由動力鋰電池管理系統（BMS）中短路保護失效引起的。

動力鋰電池輸出電流能力很強，與傳統成熟的鉛酸電池有著顯著區別，給鋰電池的短路保護的可靠性帶來了困難。其工作原理如圖1所示，其中鋰電池的內阻=歐姆電阻+極化電阻：

1，由于動力鋰電池組有很強的電容特性，開始放電瞬間極化電阻接近于零，48V/10AH動力鋰電池組短路放電瞬間可以達到1KA，時間大于10μs。

2，由于動力鋰電池的極化電阻在有效放電期間變化很小，同時歐姆電阻也可以制造得很小，即動力鋰電池組的內阻很小，48V/10AH動力鋰電池組的內阻通常為50?mΩ左右，短時間內（s數量級）可以給出>100A。

3，48V/10AH動力鋰電池組負載短路，開始放電瞬間高達1KA，時間大于10μs，足可以將放電過流保護用MOSFET電流擊穿而短路；而后繼續給出>100A電流（s數量級）。對內可能引起鋰電池組中的個別電芯過熱發生著火爆炸；對外可能引起負載過熱發生著火。

發明內容

本發明的目的是要解決上述現有技術的不足，提供一種動力鋰電池組放電短路保護方法和系統，以解決動力鋰電池組放電短路保護的可靠性問題。

本發明的目的是采用下述的技術方案來實現：

一種高安全性動力鋰電池組放電短路保護控制方法，其特征在于：所述方法包括：

（1）采用大功率正溫度系數熱敏電阻（PTC）限制設定短路電流流過放電過流保護場效應晶體管（MOSFET），以保護該放電過流保護MOSFET關斷時不會發生過流擊穿；

（2）當負載短路時，負載短路采樣檢測點電壓（WKUPV）將大于0.7V，喚醒快速短路檢測和控制電路；

（3）所述快速短路檢測和控制電路檢測放電電流大于所述設定的短路電流時，及時關斷所述的放電過流保護MOSFET；

（4）當所述放電過流保護MOSFET失效短路或所述快速短路檢測和控制電路失效沒能及時關斷所述放電過流保護MOSFET時，所述的大功率PTC將在0.5秒內自動變成高阻態阻斷短路電流。

上述（1）所述的采用大功率PTC限制設定短路電流流過放電過流保護MOSFET，是指在所述放電過流保護MOSFET回路中串聯大功率PTC。

上述（1）所述的設定短路電流為3至4倍的額定工作電流。

所述的大功率PTC選用1.5倍額定工作電流。

所述的快速短路電流檢測和控制電路包括負載短路采樣電壓檢測點以及負載電流檢測點，所述的負載短路采樣電壓檢測點與所述的大功率PTC的一端連接，所述的負載電流檢測點連接到電流檢測電阻，所述快速短路電流檢測和控制電路的輸出與所述放電過流保護MOSFET的柵極連接。

所述的快速短路檢測和控制電路的靜態電流小于2μA，但所述快速短路檢測和控制電路的全部響應時間累計小于50μs。

一種高安全性動力鋰電池組放電短路保護控制系統，所述短路保護控制系統包括鋰電池組、放電過流保護場效應晶體管（MOSFET）回路、電流檢測電阻以及快速短路電流檢測和控制電路，其特征在于：所述放電過流保護場效應晶體管（MOSFET）回路中串聯大功率正溫度系數熱敏電阻（PTC），所述快速短路電流檢測和控制電路包括負載短路采樣電壓檢測點以及負載電流檢測點，所述的負載短路采樣電壓檢測點與所述的大功率PTC的一端連接，所述的負載電流檢測點連接到電流檢測電阻，所述快速短路電流檢測和控制電路的輸出與所述放電過流保護MOSFET的柵極連接，當所述快速短路檢測和控制電路檢測放電電流大于設定的短路電流時，及時關斷所述的放電過流保護MOSFET。

所述的設定短路電流為3至4倍的額定工作電流。

所述的大功率PTC選用1.5倍額定工作電流。

當負載短路采樣檢測點電壓（WKUPV）大于0.7V時，所述的快速短路檢測和控制電路被喚醒進入工作狀態。

所述的快速短路檢測和控制電路的靜態電流小于2μA，但所述快速短路檢測和控制電路的全部響應時間累計小于50μs。