[發明專利]一種雙繼電器鋰電池管理保護方法

有效

• 申請號: 201711433887.3
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107946678B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 彭旭華;樊朝暉
• 申請（專利權）人: 彭旭華
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 翁德億

本發明公開了一種雙繼電器鋰電池管理保護方法，包括監測電路、控制電路、過充繼電器、過放繼電器、充電二極管和放電二極管；過充繼電器和過放繼電器串聯在鋰電池組的充放電電路中，監測電路用于監測鋰電池組中每支電芯的電壓，控制電路的一端與監測電路連接，另一端分別與過充繼電器和過放繼電器連接；放電二極管與過充繼電器并聯，放電二極管的正負極分別與充放電電路的負極和正極連接；充電二極管與過放繼電器并聯，充電二極管的正負極分別與充放電電路的正極和負極連接。本發明可對鋰電池提供有效的過充和過放保護，可實現鋰電池的自由串并聯，在過充保護時保留放電功能，在過放保護時保留充電功能，特別適用于動力電池和儲能站中。

技術領域

本發明鋰電池保護技術領域，具體涉及一種雙繼電器鋰電池管理保護方法。

背景技術

動力鋰離子電池越來越廣泛地應用到各種設備當中，包括汽車、UPS、電力儲能、野外用電。其具有容量大，體積小的優點，是目前電池市場的主流。由于鋰電池由若干個電芯串聯而成，受其物理特性的限制，每個電芯在充放電時無法做到完全一致，因此極易出現一致性偏差的問題，這就極有可能使得鋰電池在使用時，其內部的某個或某幾個電芯出現過充或過放的情況。

而過充和過放則是鋰離子電池應用中的兩個重大安全隱患。鋰電池過充會導致正極材料結構變化，造成容量損失，而其分解放氧與電解液會發生劇烈的化學反應，電池劇烈升溫，最壞的結果自然就是發生爆炸。鋰電池過放可能會給電池帶來災難性的后果，特別是大電流過放，或反復過放對電池影響更大。一般而言，過放電會使電池內壓升高，正負極活性物質可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復，容量也會有明顯衰減。因此，鋰電池必須強制安裝一個能夠進行過充和過放保護的保護裝置，這也是動力鋰電池應用的主要技術難點之一。

在手機、小型電動工具等應用領域，通常采用MOSFETs、IGBT等半導體開關作為鋰電池的過充過放保護裝置。當鋰電池的電壓達到過充電壓或降至過放電壓時，MOSFETs、IGBT等半導體開關隨即切斷電池的充放電回路，電池停止充放電，以被保證電池的安全運行。雖然MOSFETs、IGBT等半導體開關具有應用靈活，動作迅速等優點，但目前的MOSFETs、IGBT等半導體器件存在壽命短、穩定性差、抗干擾能力弱、耐電流沖擊能力弱、抗高壓浪涌能力弱、自身發熱嚴重等問題，因此使用半導體開關的鋰電池無法實現自由串并聯，進而也無法應用于如電動汽車，超級能源包，甚至于電力儲能站中，傳統的做法是將電池集中管理控制在一個大型的繼電器下，導致成本高，熱管理難度高，嚴重限制了鋰電池的標準化推廣。

目前市面上也出現了一些自帶均衡功能的鋰電池物理保護器。這些物理保護器雖然在性能上大大優于半導體開關，具備了耐高壓，抗浪涌等特點，可以實現鋰電池的自由串并聯，十分適用于動力鋰電池。但由于該種物理保護器的內部采用只有一個觸發開關，這就意味著一旦該物理保護器被觸發，則整組鋰電池的充放電電路就會全部斷開，鋰電池組的充電和放電功能全部失去，用戶只能等待物理保護器中的能量均衡裝置對鋰電池進行能量均衡，而無法進行人工干預，這就使得動力電池或者電力儲能站無法盡快恢復使用。

發明內容

針對現有鋰電池管理和保護方法中存在的缺陷，本發明提供一種雙繼電器鋰電池管理保護方法，可對鋰電池提供有效的過充和過放保護，以實現鋰電池的自由串并聯，并最終應用于動力電池甚至電力儲能站中。

為達到上述技術目的及效果，本發明通過以下技術方案實現：