[實(shí)用新型]一種單繼電器管理模式的鋰電池保護(hù)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820147645.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN207896191U
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊朝暉;彭旭華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 樊朝暉
• 主分類號(hào): H01M2/34
• 分類號(hào): H01M2/34;H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 翁德億

本實(shí)用新型公開了一種單繼電器管理模式的鋰電池保護(hù)器，由監(jiān)測(cè)電路、控制電路、脫橋式磁保持繼電器、過充保護(hù)放電電路、過放保護(hù)充電電路和限流電阻組成；脫橋式磁保持繼電器串聯(lián)在鋰電池組的充放電主回路中，過充保護(hù)放電電路和過放保護(hù)充電電路分別與脫橋式磁保持繼電器并聯(lián)；過充保護(hù)放電電路和過放保護(hù)充電電路的一端均接入充放電主回路的負(fù)極，過充保護(hù)放電電路和過放保護(hù)充電電路的另一端均通過限流電阻接入充放電主回路的正極。本實(shí)用新型只采用一個(gè)繼電器、兩個(gè)MOS開關(guān)和兩個(gè)二極管便可對(duì)鋰電池提供有效的過充和過放保護(hù)，結(jié)構(gòu)可靠，成本低廉，在過充保護(hù)時(shí)保留放電功能，在過放保護(hù)時(shí)保留充電功能，特別適用于動(dòng)力電池和儲(chǔ)能站中。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型鋰電池保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單繼電器管理模式的鋰電池保護(hù)器。

背景技術(shù)

動(dòng)力鋰離子電池越來越廣泛地應(yīng)用到各種設(shè)備當(dāng)中，包括汽車、UPS、電力儲(chǔ)能、野外用電。其具有容量大，體積小的優(yōu)點(diǎn)，是目前電池市場(chǎng)的主流。由于鋰電池由若干個(gè)電芯串聯(lián)而成，受其物理特性的限制，每個(gè)電芯在充放電時(shí)無法做到完全一致，因此極易出現(xiàn)一致性偏差的問題，這就極有可能使得鋰電池在使用時(shí)，其內(nèi)部的某個(gè)或某幾個(gè)電芯出現(xiàn)過充或過放的情況。

而過充和過放則是鋰離子電池應(yīng)用中的兩個(gè)重大安全隱患。鋰電池過充會(huì)導(dǎo)致正極材料結(jié)構(gòu)變化，造成容量損失，而其分解放氧與電解液會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，電池劇烈升溫，最壞的結(jié)果就是發(fā)生爆炸。鋰電池過放可能會(huì)給電池帶來災(zāi)難性的后果，特別是大電流過放，或反復(fù)過放對(duì)電池影響更大。一般而言，過放電會(huì)使電池內(nèi)壓升高，正負(fù)極活性物質(zhì)可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復(fù)，容量也會(huì)有明顯衰減。因此，鋰電池必須強(qiáng)制安裝一個(gè)能夠進(jìn)行過充和過放保護(hù)的保護(hù)裝置，這也是動(dòng)力鋰電池應(yīng)用的主要技術(shù)難點(diǎn)之一。

在手機(jī)、小型電動(dòng)工具等應(yīng)用領(lǐng)域，通常采用MOSFETs、IGBT等半導(dǎo)體開關(guān)作為鋰電池的過充過放保護(hù)裝置。當(dāng)鋰電池的電壓達(dá)到過充電壓或降至過放電壓時(shí)，MOSFETs、IGBT等半導(dǎo)體開關(guān)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(yùn)行。雖然MOSFETs、IGBT等半導(dǎo)體開關(guān)具有應(yīng)用靈活，動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)，但目前的MOSFETs、IGBT等半導(dǎo)體器件存在壽命短、穩(wěn)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(fā)熱嚴(yán)重等問題，因此使用半導(dǎo)體開關(guān)的鋰電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)自由串并聯(lián)，進(jìn)而也無法應(yīng)用于如電動(dòng)汽車，超級(jí)能源包，甚至于電力儲(chǔ)能站中，傳統(tǒng)的做法是將電池集中管理控制在一個(gè)大型的繼電器下，導(dǎo)致成本高，熱管理難度高，嚴(yán)重限制了鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)化推廣。

目前市面上也出現(xiàn)了一些自帶均衡功能的鋰電池物理保護(hù)器。這些物理保護(hù)器雖然在性能上大大優(yōu)于半導(dǎo)體開關(guān)，具備了耐高壓，抗浪涌等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)鋰電池的自由串并聯(lián)，十分適用于動(dòng)力鋰電池。但由于該種物理保護(hù)器的內(nèi)部采用只有一個(gè)觸發(fā)開關(guān)，這就意味著一旦該物理保護(hù)器被觸發(fā)，則整組鋰電池的充放電電路就會(huì)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(hù)器中的能量均衡裝置對(duì)鋰電池進(jìn)行能量均衡，而無法進(jìn)行人工干預(yù)，這就使得動(dòng)力電池或者電力儲(chǔ)能站無法盡快恢復(fù)使用。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有鋰電池管理和保護(hù)方法中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種單繼電器管理模式的鋰電池保護(hù)器，可對(duì)鋰電池提供有效的過充和過放保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)鋰電池的自由串并聯(lián)，并最終應(yīng)用于動(dòng)力電池甚至電力儲(chǔ)能站中。

為達(dá)到上述技術(shù)目的及效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種單繼電器管理模式的鋰電池保護(hù)器，由監(jiān)測(cè)電路、控制電路、脫橋式磁保持繼電器、過充保護(hù)放電電路、過放保護(hù)充電電路和限流電阻組成；