[發(fā)明專利]串聯(lián)電池保護(hù)電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011078214.2
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112186857A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖川;謝鋒民
• 申請（專利權(quán)）人: 上海匯瑞半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 施婷婷

本發(fā)明提供一種串聯(lián)電池保護(hù)電路，包括：串聯(lián)于電池組正極和負(fù)極之間的若干級電池模組，均包括單節(jié)電池、保護(hù)開關(guān)及單節(jié)電池保護(hù)模塊；單節(jié)電池與保護(hù)開關(guān)串聯(lián)，單節(jié)電池保護(hù)模塊產(chǎn)生關(guān)斷信號，并基于關(guān)斷信號對當(dāng)前電池模組進(jìn)行保護(hù)；關(guān)斷信號電平位移模塊，將任一級電池模組的關(guān)斷信號傳遞給其他各級電池模組；電壓瞬變抑制模塊，連接于電池組正極和負(fù)極之間，用于吸收毛刺電壓，并減緩電池組正極和負(fù)極之間總電壓的變化速度。本發(fā)明可靠實(shí)現(xiàn)基于較低耐壓充放電開關(guān)器件保護(hù)較高電壓串聯(lián)電池的功能，既保護(hù)了串聯(lián)電池整體，又保護(hù)了每節(jié)串聯(lián)電池，安全性能高，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種串聯(lián)電池保護(hù)電路。

背景技術(shù)

隨著節(jié)能減排，環(huán)保出行的大力推行，新能源汽車成為了大方向大趨勢，全球都在致力于更加清潔環(huán)保的汽車研發(fā)，鋰離子動力電池得到了前所未有的大發(fā)展。但，鋰離子電池與生俱來的脆弱性給鋰離子動力電池汽車帶來了隱患，如何能實(shí)現(xiàn)更好地保護(hù)鋰離子動力電池成為了若干工程師長期奮斗的目標(biāo)。然而時至今日，串聯(lián)鋰離子電池或電池組保護(hù)進(jìn)展不多，在成本和保護(hù)性能的提升上取折中，沒有實(shí)質(zhì)性的突破。

現(xiàn)有技術(shù)中提出一種串聯(lián)電池保護(hù)方案一，如圖1所示，包括n級串聯(lián)的電池，各電池分別串聯(lián)一保護(hù)開關(guān)器件(S1、S2……Sn)，且每節(jié)電池自身都有自己的帶有保護(hù)開關(guān)器件的單節(jié)電池保護(hù)模塊。串聯(lián)電池中若單節(jié)電池關(guān)斷，關(guān)斷的保護(hù)開關(guān)兩側(cè)的電壓將承受來自于串聯(lián)電池總輸入輸出的全部變動電壓，要確保安全，每個保護(hù)開關(guān)器件必須選用能承受串聯(lián)電池總輸入輸出電壓的高耐壓開關(guān)器件。假設(shè)13個三元鋰電串聯(lián)電池正常輸出為48V，一旦發(fā)生短路時，串聯(lián)在電池組里的某節(jié)電池保護(hù)開關(guān)器件先關(guān)斷(由于芯片內(nèi)置保護(hù)延遲時間的必然存在差異性，短路時串于電池中的每節(jié)電池的保護(hù)開關(guān)器件不會全部自動關(guān)斷，較大幾率是某個開關(guān)單獨(dú)關(guān)斷)，基于電池兩端電壓不變的基本原理，斷開的那個保護(hù)開關(guān)器件接高電壓電池負(fù)端的節(jié)點(diǎn)會變負(fù)(定義電池負(fù)極端PK-為地電平)，而接低電壓電池正端的節(jié)點(diǎn)會變正，保護(hù)開關(guān)器件兩端的壓差將變?yōu)檎麄€串聯(lián)電池的輸出電壓，即此時保護(hù)開關(guān)器件兩端的壓差便是48V。出于耐壓需求，每個串聯(lián)電池的自身保護(hù)開關(guān)器件都將采用耐壓超過48V的開關(guān)器件，如80V乃至100V耐壓開關(guān)器件，且由于要串聯(lián)十余個乃至數(shù)十個開關(guān)器件，80V乃至100V耐壓開關(guān)器件的內(nèi)阻還必須小(甚至小于10毫歐)，以保證串聯(lián)數(shù)十個后，內(nèi)阻不至于太大。這樣會導(dǎo)致電路中工作在48V的十余個乃至數(shù)十個保護(hù)開關(guān)器件累計成本非常高。另外，若要每節(jié)電池實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電流(+/-10％精度)保護(hù)，還需在每節(jié)串聯(lián)電池中加入高精度大功率電流采樣電阻(Rsns1、Rsns2……Rsnsn)，如是400V/500A應(yīng)用，則每節(jié)電池需要并聯(lián)數(shù)十個高精度大功率電流采樣電阻，合計100節(jié)電池，則需要數(shù)千個該高精度大功率電流采樣電阻；而單顆高精度大功率電流采樣電阻當(dāng)下成本通常為近0.5元人民幣，數(shù)千個高精度大功率電流采樣電阻合計成本異常高，達(dá)到數(shù)千元。