[發(fā)明專利]一種新型鋰電池組保護板

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410545633.0
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104283276A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛士凱
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥彩象信息科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是一種新型鋰電池組保護板。

背景技術(shù)

隨著國際性的不可再生性能源緊缺以及環(huán)境污染問題的不斷加劇，采用新型長效無污染的電池取代傳統(tǒng)的鉛酸電池作為動力的電動自行車已成為電動自行車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，其工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、比能量高、無記憶效應(yīng)、無污染、循環(huán)壽命長的鋰離子電池的使用，使得電動自行車的動力部分越來越輕便、高效。

目前，國內(nèi)外各大芯片生產(chǎn)廠商針對不同類型鋰離子電池過充、過放、過流保護的要求設(shè)計有各種型號的鋰電池保護芯片，以保證電池的安全性能，避免出現(xiàn)電池特性惡化的現(xiàn)象。這類鋰電池保護芯片絕大多數(shù)適用于1～4節(jié)串聯(lián)數(shù)的鋰離子電池，但是對多串聯(lián)數(shù)，如10串以上鋰電池串聯(lián)的電池組或保護芯片路數(shù)與實際應(yīng)用的鋰電池組串聯(lián)數(shù)不同的情況，如果采用目前市場上的集成電路芯片來制作保護電路，存在無法實現(xiàn)保護或使用上不夠靈活的缺點。

另外，成組鋰電池串聯(lián)充電時，應(yīng)保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會影響整組電池的性能和壽命。常用的均衡充電技術(shù)有恒定分流電阻均衡充電、通斷分流電阻均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開關(guān)電容均衡充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充電等。而現(xiàn)有的單節(jié)鋰電池保護芯片均不含均衡充電控制功能；多節(jié)鋰電池保護芯片均衡充電控制功能需要外接CPU，通過和保護芯片的串行通訊來實現(xiàn)，加大了保護電路的復(fù)雜程度和設(shè)計難度、降低了保護板的效率和可靠性、增加了功耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型鋰電池組保護板，對串聯(lián)的成組鋰電池進行過充、過放、過流、短路保護且在充電過程中實現(xiàn)整組電池均衡充電。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種新型鋰電池組保護板，包括主電路、控制電路、分流放電支路、過流檢測保護電阻、光耦隔離和開關(guān)器件，所述主電路的正負極分別接鋰電池的正負極，所述主電路和分流放電支路均由控制電路控制。

所述光耦隔離包括充電控制用管柵極和放電控制用管柵極。

所述開關(guān)器件包括分流放電支路控制用開關(guān)器件、充電控制開關(guān)器件和放電控制開關(guān)器件。

本發(fā)明中，單節(jié)鋰電池保護芯片數(shù)目依據(jù)鋰電池組電池數(shù)目確定，串聯(lián)使用，分別對所對應(yīng)單節(jié)鋰電池的充放電、過流、短路狀態(tài)進行保護。保護板在充電保護的同時，通過保護芯片控制分流放電支路開關(guān)器件的通斷實現(xiàn)均衡充電，如圖2所示，當(dāng)鋰電池組充電時，外接電源正負極分別接電池組正負極BAT+和BAT-兩端，充電電流流經(jīng)電池組正極BAT+、電池組中單節(jié)鋰電池、放電控制開關(guān)器件、充電控制開關(guān)器件、電池組負極BAT-的電流流向。

本發(fā)明保護板在充電保護的同時，通過保護芯片控制分流放電支路開關(guān)器件的通斷實現(xiàn)均衡充電，該方案有別于傳統(tǒng)的在充電器端實現(xiàn)均衡充電的做法，降低了鋰電池組充電器設(shè)計應(yīng)用的成本。

本發(fā)明保護板中控制電路部分單節(jié)鋰電池保護芯片的充電過電壓保護控制信號經(jīng)光耦隔離后并聯(lián)輸出，為主電路中充電開關(guān)器件的導(dǎo)通提供柵極電壓；如某一節(jié)或幾節(jié)鋰電池在充電過程中先進入過電壓保護狀態(tài)，則由過電壓保護信號控制并聯(lián)在單節(jié)鋰電池正負極兩端的分流放電支路放電，同時將串接在充電回路中的對應(yīng)單體鋰電池斷離出充電回路。

本發(fā)明保護板中控制電路部分單節(jié)鋰電池保護芯片的充電過電壓保護控制信號經(jīng)光耦隔離后并聯(lián)輸出，為主電路中充電開關(guān)器件的導(dǎo)通提供柵極電壓；如某一節(jié)或幾節(jié)鋰電池在充電過程中先進入過電壓保護狀態(tài)，則由過電壓保護信號控制并聯(lián)在單節(jié)鋰電池正負極兩端的分流放電支路放電，同時將串接在充電回路中的對應(yīng)單體鋰電池斷離出充電回路。鋰電池組串聯(lián)充電時，忽略單節(jié)電池容量差別的影響，一般內(nèi)阻較小的電池先充滿。此時，相應(yīng)的過電壓保護信號控制分流放電支路的開關(guān)器件閉合，在原電池兩端并聯(lián)上一個分流電阻。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供新型鋰電池組保護板，對串聯(lián)的成組鋰電池進行過充、過放、過流、短路保護，充電過程中實現(xiàn)整組電池均衡充電，穩(wěn)定可靠且均衡充電誤差小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述新型鋰電池組保護板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中所述充電時的電流流向圖。

圖中：1-鋰電池；2-充電過電壓分流放電支路電阻；3-分流放電支路控制用開關(guān)器件；4-過流檢測保護電阻；5-省略的鋰電池保護芯片及電路連接部分；6-單節(jié)鋰電池保護芯片；7-充電控制用管柵極；8-放電控制用管柵極；9-充電控制開關(guān)器件；10-放電控制開關(guān)器件；11-控制電路；12-主電路；13-分流放電電路。