專利名稱：大容量、高功率動(dòng)力鋰離子電池的保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鋰離子充電電池的保護(hù)電路，特別涉及一種與充電電池組合在一起使用的保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
鋰離子電池沒有記憶效應(yīng)，所以是理想的充電電池。其作為動(dòng)カ電池使用時(shí)，例如用其作為電動(dòng)自行車的驅(qū)動(dòng)電池使用吋，往往需要將7至13節(jié)鋰離子電池串聯(lián)使用，以達(dá)到電動(dòng)機(jī)所需要的電壓。多節(jié)電池串聯(lián)使用吋，尤其是4節(jié)以上的電池串聯(lián)使用時(shí)，由于每節(jié)電池的性能指標(biāo)不可能完全一樣，甸節(jié)電池在充電、放電時(shí)的步調(diào)就不可能完全一致。一旦有ー節(jié)電池處于過充電狀態(tài)，就可能造成鋰離子從正極過度脫嵌，從而使電極間發(fā)生短路，不僅影響電池容量、壽命，而且容易造成電池爆裂、起火等極端現(xiàn)象。一旦有一節(jié)電池處于過放電狀態(tài)，就可能造成鋰離子從負(fù)極過度脫嵌，從而使電極間發(fā)生短路，影響電池容量、壽命。由于各電池單體間的容量、自放電等的差異，日積月累，在使用一段時(shí)間后，電池組的荷電保持能力明顯降低，影響了鋰離子電池在更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用。另外，充電過程中或放電過程中，都有可能出現(xiàn)過流或短路的情況，這種情況如果不及時(shí)制止，不僅嚴(yán)重危害電池的壽命，而且容易造成用電器的損壞、造成起火、爆裂等現(xiàn)象。因此，多節(jié)電池串聯(lián)使用時(shí)，其性能的好壞不僅取決于電池單體質(zhì)量的好壞，更重要的取決于其整體質(zhì)量的高低。遺憾的是，在公知技術(shù)中，沒有找到針對(duì)4節(jié)以上的鋰離子電池組成的電池組使用的保護(hù)電路。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，以解決在多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)使用時(shí)，由于各電池單體間存在性能差異，容易因單節(jié)電池的過充電或過放電,造成整組電池?fù)p壞的問題。本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，包括由輸入輸出端口和連接于輸入輸出端ロ之間的電池單元組成的主電路，所述電池單元是由多節(jié)鋰離子充電電池串聯(lián)而成的電池組；該保護(hù)電路還包括過充電保護(hù)電路和過放電保護(hù)電路；所述過充電保護(hù)電路包括ー個(gè)串聯(lián)在所述主電路中的充電控制開關(guān)，和可將電池的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的過充電電壓檢測(cè)部，和根據(jù)所述過充電電壓檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述充電控制開關(guān)通/斷的過充電邏輯控制部；所述過放電保護(hù)電路包括一個(gè)串聯(lián)在所述主電路中的放電控制開關(guān)，和可將電池的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的過放電電壓檢測(cè)部，和根據(jù)所述過放電電壓檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述放電控制開關(guān)通/斷的過放電邏輯控制部。上述過充電電壓檢測(cè)部包括連接在所述每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端、可將每ー節(jié)電池的實(shí)際電壓與設(shè)定的該節(jié)電池的充電限制電壓進(jìn)行比較并分別輸出比較結(jié)果的多個(gè)差、動(dòng)電路；所述過充電邏輯控制部包括可根據(jù)所述這些差動(dòng)電路的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算的過充電邏輯電路和可將所述過充電邏輯電路輸出的電壓信號(hào)與一個(gè)設(shè)定的相當(dāng)于過充電邏輯電路輸出的低電平的電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的電壓比較器。上述過放電電壓檢測(cè)部包括連接在所述每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端、可將每ー節(jié)電池的實(shí)際電壓與設(shè)定的該節(jié)電池的放電限制電壓進(jìn)行比較并分別輸出比較結(jié)果的多個(gè)差動(dòng)電路；所述過放電邏輯控制部包括可根據(jù)所述這些差動(dòng)電路的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算的過放電邏輯電路和可將所述過放電邏輯電路輸出的電壓信 號(hào)與一個(gè)設(shè)定的相當(dāng)于所述多個(gè)放電限制電壓之和的電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的電壓比較器。上述電池單元的每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端分別連接ー個(gè)均衡充電電路。上述均衡充電電路包括可將所述ー節(jié)電池的電壓與設(shè)定的單節(jié)電池的額定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的電壓檢測(cè)部和自放電支路；所述自放電支路包括一個(gè)阻抗元件和一個(gè)可根據(jù)相應(yīng)的電壓檢測(cè)部的比較結(jié)果控制所述自放電支路通/斷的自放電控制開關(guān)。上述保護(hù)電路還包括過電流保護(hù)電路，過電流保護(hù)電路包括放電過電流保護(hù)電路和充電過電流保護(hù)電路。上述放電過電流保護(hù)電路包括可將所述放電控制開關(guān)的兩端的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的第一過電流檢測(cè)部，和根據(jù)所述第一過電流檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述放電控制開關(guān)延時(shí)斷開的第一延時(shí)電路；所述第一過電流檢測(cè)部包括多個(gè)并聯(lián)的電壓比較器；所述第一延時(shí)電路包括時(shí)鐘振蕩器和可根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的多個(gè)計(jì)數(shù)器，所述第一延時(shí)電路的多個(gè)計(jì)數(shù)器與所述第一過電流檢測(cè)部的多個(gè)電壓比較器--相應(yīng)。上述充電過電流保護(hù)電路包括可將所述充電控制開關(guān)的兩端的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的第二過電流檢測(cè)部，和根據(jù)所述第二過電流檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述充電控制開關(guān)延時(shí)斷開的第二延時(shí)電路；所述第二過電流檢測(cè)部包括多個(gè)并聯(lián)的電壓比較器；所述第二延時(shí)電路包括時(shí)鐘振蕩器和可根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的多個(gè)計(jì)數(shù)器，所述第二延時(shí)電路的多個(gè)計(jì)數(shù)器與所述第二過電流檢測(cè)部的多個(gè)電壓比較器--相應(yīng)。上述主電路中串聯(lián)有電感元件。上述充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)均由MOSFET管構(gòu)成。本實(shí)用新型的有益效果由于該保護(hù)電路包括一個(gè)過充電保護(hù)電路和ー個(gè)過放電保護(hù)電路，充電時(shí)，當(dāng)每一節(jié)電池的實(shí)際電壓都低于設(shè)定的充電限制電壓時(shí)，過充電邏輯控制部的差動(dòng)電路向過充電邏輯控制部的過充電邏輯電路提供單節(jié)電池的實(shí)際電壓，這些實(shí)際電壓信號(hào)經(jīng)過過充電邏輯控制部的過充電邏輯電路的運(yùn)算后輸出到過充電邏輯控制部的電壓比較器，此時(shí)，輸入電壓比較器的電壓信號(hào)一定是ー個(gè)高于過充電邏輯電路輸出的低電平的電壓，所以電壓比較器將其與設(shè)定的低于過充電邏輯電路輸出的低電平的電壓比較后向充電控制開關(guān)發(fā)出高電平，充電控制開關(guān)導(dǎo)通，電池組正常充電。當(dāng)任何ー節(jié)電池的實(shí)際電壓高于設(shè)定的充電限制電壓時(shí)，相應(yīng)的差動(dòng)電路就會(huì)向過充電邏輯電路發(fā)出低電平，過充電邏輯電路經(jīng)過運(yùn)算和電壓比較器比較后，則向充電控制開關(guān)發(fā)出低電平，斷開充電電路，停止充電。放電時(shí)，當(dāng)每ー節(jié)電池的實(shí)際電壓都高于設(shè)定的放電限制電壓時(shí)，過放電電壓檢測(cè)部的差動(dòng)電路向過放電邏輯控制部的過放電邏輯電路提供單節(jié)電池的實(shí)際電壓，這些實(shí)際電壓信號(hào)經(jīng)過過放電邏輯控制部的過放電邏輯電路的運(yùn)算后輸出到過放電邏輯控制部的電壓比較器，與一個(gè)低于設(shè)定的相當(dāng)于所述多個(gè)放電限制電壓之和的電壓進(jìn)行比較，如果高于該電壓，貝IJ向放電控制開關(guān)發(fā)出高電平，放電控制開關(guān)導(dǎo)通，電池組正常放電；如果低于該電壓，則向放電控制開關(guān)發(fā)出低電平，放電控制開關(guān)斷開，停止放電。當(dāng)任何一節(jié)電池的實(shí)際電壓低于設(shè)定的放電限制電壓時(shí)，相應(yīng)的差動(dòng)電路就會(huì)向過放電邏輯電路發(fā)出低電平，過放電邏輯電路經(jīng)過運(yùn)算和電壓比較器比較后，也向放電控制開關(guān)發(fā)出低電平，斷開放電電路，停止放電。因此，在多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)使用時(shí)，任何一節(jié)電池都不會(huì)受到過充電和過放電的損壞，而且當(dāng)整組電池的電壓低于ー個(gè)設(shè)定的電壓時(shí)，放電電路也會(huì)自動(dòng)斷開，由于這個(gè)設(shè)定電壓低于電池組所有單節(jié)電池的放電限制電壓之和，所以它會(huì)在每節(jié)電池都未達(dá)到設(shè)定的放電限制電壓時(shí)，使放電電路斷開，避免電池組在ー個(gè)沒有意義的低電壓下繼續(xù)工作，從而 使電池組的使用更加安全和經(jīng)濟(jì)。由于所述電池單元的每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端分別連接ー個(gè)均衡充電電路，所以，在充電過程中，如果某ー節(jié)電池的實(shí)際電壓高于設(shè)定的單節(jié)電池的額定電壓時(shí)，與其相應(yīng)的電壓檢測(cè)部就會(huì)發(fā)出高電平，使自放電控制開關(guān)連通，使該節(jié)電池在充電的同時(shí)通過自放電支路進(jìn)行自我放電，從而降低了該節(jié)電池的充電電流。充電結(jié)束后，所有高于設(shè)定的額定電壓的電池還會(huì)通過相應(yīng)的自放電支路繼續(xù)自我放電，直至降至設(shè)定的額定電壓，此時(shí)，電壓檢測(cè)部將發(fā)出低電平，自放電控制開關(guān)斷開自放電支路，自我放電停止。通過自我放電，充電后電池組的各個(gè)電池單體的電壓基本保持一致，消除了因各電池單體間的性能差異對(duì)電池単元的荷電保持能力的影響，提升了電池組的整體性能。由于所述保護(hù)電路還包括過電流保護(hù)電路，所述過電流保護(hù)電路包括放電過電流保護(hù)電路和充電過電流保護(hù)電路，所以，在正常放電時(shí)，主電路中流過正常的工作電流，放電控制開關(guān)的兩端的電壓低于設(shè)定電壓，第一電流檢測(cè)部輸出高電平，放電控制開關(guān)處于通的狀態(tài)，電池組正常放電；當(dāng)出現(xiàn)過電流或短路情況時(shí)，主電路中會(huì)出現(xiàn)大電流，從而使放電控制開關(guān)兩端的電壓迅速升高并超出設(shè)定電壓，此時(shí)，第一電流檢測(cè)部輸出低電平，第一延遲電路的計(jì)數(shù)器根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，直至計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)束后仍然收到來自第一電流檢測(cè)部輸出的低電平信號(hào)時(shí)，該延時(shí)電路才輸出低電平，使放電控制開關(guān)斷開，切斷主電路，從而使整個(gè)電池組在放電過程中得到過流保護(hù)。延遲電路的好處是，不會(huì)因?yàn)槎虝r(shí)間的電流波動(dòng)而出現(xiàn)誤操作。由于所述第一過電流檢測(cè)部包括多個(gè)并聯(lián)的電壓比較器；所述第一延時(shí)電路包括時(shí)鐘振蕩器和可根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的多個(gè)計(jì)數(shù)器，所述第一延時(shí)電路的多個(gè)計(jì)數(shù)器與所述第一過電流檢測(cè)部的多個(gè)電壓比較器一一相應(yīng)，這些電壓比較器可以設(shè)置不同的參考電壓，所以，根據(jù)不同的電壓比較器輸出的信號(hào)可以區(qū)別不同的過電電流，采用不同的延遲時(shí)間。過電流越大，延遲時(shí)間越短，從而可以保護(hù)放電控制開關(guān)不受損壞。根據(jù)同樣的道理，充電過電流保護(hù)電路可以使整個(gè)電池組在充電過程中得到過流保護(hù)，而且不會(huì)因?yàn)槎虝r(shí)間的電流波動(dòng)而出現(xiàn)誤操作。由于所述主電路中串聯(lián)有電感元件，在電池組正常工作吋，電感元件不起作用，但是，當(dāng)主電路中的電流突然變大或負(fù)載短路吋，電感元件會(huì)產(chǎn)生感杭，使第一或第二過電流檢測(cè)部檢測(cè)到的電壓值迅速升高，放電控制開關(guān)或充電控制開關(guān)可以在更短的時(shí)間內(nèi)斷開，從而對(duì)放電控制開關(guān)或充電控制開關(guān)起到更好的保護(hù)作用。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例中過充電保護(hù)電路部分的電路原理圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中過放電保護(hù)電路部分的電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中均衡充電電路部分的電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中過電流保護(hù)電路部分的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖I至圖4對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明圖I示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中過充電保護(hù)電路I的電路原理圖，為了簡(jiǎn)化說明，將保護(hù)電路的其它部分省略了。放電時(shí)，正極端子102和負(fù)極端子103作為輸出端ロ，分別與負(fù)載連接；充電時(shí)，正極端子102和負(fù)極端子103作為輸入端ロ，分別與充電器的正極和負(fù)極連接。電池單元101是由多節(jié)鋰離子充電電池串聯(lián)而成的電池組，可以是四節(jié)，也可以是四節(jié)以上的任何多節(jié)。正極端子102、負(fù)極端子103和連接在正極端子102、負(fù)極端子103之間的電池単元101構(gòu)成了保護(hù)電路的主電路。在本實(shí)施例的過充電保護(hù)電路I中，充電控制開關(guān)104由MOSFET管構(gòu)成，充電控制開關(guān)104連接在電池單元101的負(fù)極與負(fù)極端子103之間。在所述電池單元101的每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端連接有一個(gè)可將每節(jié)電池的實(shí)際電壓與設(shè)定的該節(jié)電池的放電限制電壓進(jìn)行比較并分別輸出比較結(jié)果的多個(gè)差動(dòng)電路11，差動(dòng)電路11與所述電池単元的電池単體一一對(duì)應(yīng)。所有這些差動(dòng)電路11的比較結(jié)果分別輸入過充電邏輯電路12，過充電邏輯電路12的輸出端連接ー個(gè)電壓比較器13，電壓比較器13可以將過充電邏輯電路12輸出的電壓信號(hào)與一個(gè)設(shè)定的相當(dāng)于過充電邏輯電路輸出的低電平的電壓進(jìn)行比較，這個(gè)電壓可以人為調(diào)節(jié)。電壓比較器13的輸出端與作為充電控制開關(guān)104使用的MOSFET管的柵極連接。所有這些差動(dòng)電路11構(gòu)成了過充電保護(hù)電路I的過充電電壓檢測(cè)部分，過充電邏輯電路12和電壓比較器13構(gòu)成了過充電保護(hù)電路I的過充電邏輯控制部分。圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中過放電保護(hù)電路2的電路原理圖，為了簡(jiǎn)化說明，將保護(hù)電路的其它部分省略了。在本實(shí)施例的過放電保護(hù)電路2中，放電控制開關(guān)105由MOSFET管構(gòu)成，放電控制開關(guān)105串接在所述主電路中。在所述電池単元101的每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端連接有ー個(gè)可將每節(jié)電池的實(shí)際電壓與設(shè)定的該節(jié)電池的放電限制電壓進(jìn)行比較并分別輸出比
較結(jié)果的多個(gè)差動(dòng)電路21，每ー個(gè)差動(dòng)電路21與所述電池單元101的每ー個(gè)電池單體--
相應(yīng)。所有這些差動(dòng)電路21的比較結(jié)果分別輸入過放電邏輯電路22，過放電邏輯電路22 的輸出端連接ー個(gè)電壓比較器23，電壓比較器23可以將過放電邏輯電路22輸出的電壓信號(hào)與一個(gè)低于設(shè)定的相當(dāng)于所述多個(gè)放電限制電壓之和的電壓進(jìn)行比較，這個(gè)電壓可以人為調(diào)節(jié)。電壓比較器23的輸出端與作為放電控制開關(guān)105使用的MOSFET管的柵極連接。所有這些差動(dòng)電路21構(gòu)成了過放電保護(hù)電路2的過放電電壓檢測(cè)部分，過放電邏輯電路22和電壓比較器23構(gòu)成了過放電保護(hù)電路2的過放電邏輯控制部分。[0030]圖3示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中均衡充電電路3的電路原理圖，為了簡(jiǎn)化說明，將保護(hù)電路的其它部分省略了。在本實(shí)施例的均衡充電電路3中，所述電池單元101的每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端連接ー個(gè)可將所述ー節(jié)電池的電壓與設(shè)定的單節(jié)電池的額定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的電壓檢測(cè)部31，所述電壓檢測(cè)部31由差動(dòng)電路構(gòu)成。所述每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端還連接ー個(gè)自放電支路，所述每ー個(gè)自放電支路包括一個(gè)阻抗元件33和一個(gè)可根據(jù)相應(yīng)的電壓檢測(cè)部31的比較結(jié)果控制所述自放電支路通/斷的自放電控制開關(guān)32，所述自放電控制開關(guān)32由MOSFET管構(gòu)成，所述電壓檢測(cè)部31的輸出端與MOSFET管的柵極連接。自放電控制開關(guān)32也可以采用三極管等其它電控開關(guān)元件，只要其可以根據(jù)一個(gè)高電平和一個(gè)低電平就可以分別處于連通和斷開兩種狀態(tài)即可。圖4示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中過電流保護(hù)電路4的原理圖，為了簡(jiǎn)化說明，將保
護(hù)電路的其它部分省略了。在本實(shí)施例的過電流保護(hù)電路4中，在放電控制開關(guān)105和充電控制開關(guān)104的相應(yīng)的源極和漏極之間串聯(lián)有兩個(gè)電感元件106和106’。過電流保護(hù)電路4包括充電過電流保護(hù)電路和放電過電流保護(hù)電路。所述放電過電流保護(hù)電路包括可將所述放電控制開關(guān)105的源極和漏極兩端的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的第一過電流檢測(cè)部，和根據(jù)所述第一過電流檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述放電控制開關(guān)105延時(shí)斷開的第一延時(shí)電路46。所述第一過電流檢測(cè)部包括兩個(gè)電壓比較器41和42，所述這兩個(gè)電壓比較器41和42的第一輸入端均通過ー個(gè)分流電阻45連接于所述主電路中的兩個(gè)電感元件106和106’之間，所述這兩個(gè)電壓比較器41和42的第二輸入端分別與恒定電壓源43和44連接，所述這些恒定電壓源43和44可以人為設(shè)定成不相同的兩個(gè)電壓，分別用于檢測(cè)放電時(shí)的較小過電流和較大過電流。所述第一延時(shí)電路46包括時(shí)鐘振蕩器和可根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器，所述第一延時(shí)電路46的兩個(gè)計(jì)數(shù)器與所述第一過電流檢測(cè)部的兩個(gè)電壓比較器相應(yīng)。所述第一延時(shí)電路46的輸出端與放電控制開關(guān)105的柵極連接。第一過電流檢測(cè)部的電壓比較器和第一延時(shí)電路的計(jì)數(shù)器不局限于兩個(gè)，也可以是多個(gè)，其目的在干，更好地根據(jù)過電電流的大小調(diào)整延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短。所述充電過電流保護(hù)電路包括可將所述充電控制開關(guān)104的源極和漏極兩端的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的第二過電流檢測(cè)部，和根據(jù)所述第二過電流檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述充電控制開關(guān)104延時(shí)斷開的第二延時(shí)電路46’。所述第二過電流檢測(cè)部包括兩個(gè)電壓比較器41’和42 ’，所述這兩個(gè)電壓比較器41’和42’的第一輸入端均通過ー個(gè)分流電阻45’連接于所述主電路中的兩個(gè)電感元件106和106’之間，所述這兩個(gè)電壓比較器41’和42’的第二輸入端分別與恒定電壓源43’和44’連接，所述這些恒定電壓源43’和44’可以人為設(shè)定成不相同的兩個(gè)電壓，分別用于檢測(cè)充電時(shí)的較小過電流和較大過電流。所述第二延時(shí)電路46’包括時(shí)鐘振蕩器和可根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器，所述第二延時(shí)電路46’的兩個(gè)計(jì)數(shù)器與所述第二過電流檢測(cè)部的兩個(gè)電壓比較器相應(yīng)，所述第二延時(shí)電路46’的輸出端與充電控制開關(guān)104的柵極連接。第二過電流檢測(cè)部的電壓比較器和第二延時(shí)電路的計(jì)數(shù)器不局限于兩個(gè)，也可以是多個(gè)，其目的也是為了更好根據(jù)過電電流的大小調(diào)整延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短。由于過充電保護(hù)電路I和充電過電流保護(hù)電路都是通過充電控制開關(guān)104來控制主電路的通與斷，所以其兩者的輸出信號(hào)應(yīng)首先通過ー個(gè)與門電路進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，再輸出到充電控制開關(guān)104的柵極。同樣，過放電保護(hù)電路2和放電過電流保護(hù)電路的輸出信號(hào)也應(yīng)首先通過ー個(gè)與門電路進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，再輸出到放電控制開關(guān)105的柵極。綜上所述，本實(shí) 用新型所公 開的動(dòng)力鋰離子電池的保護(hù)電路由過充電保護(hù)電路I、過放電保護(hù)電路2、均衡充電電路3和過電流保護(hù)電路4組成，它們一起集成于ー塊線路板中。在充電過程中，當(dāng)任何一節(jié)電池的充電電壓超過設(shè)定的充電限制電壓時(shí)，都能使主電路斷開；在放電過程中，當(dāng)任何一節(jié)電池的放電電壓超過設(shè)定的放電限制電壓時(shí)，也都能使主電路斷開；從而使電池組不會(huì)因單節(jié)電池的過充電或過放電，而造成整組電池?fù)p壞。另外，在出現(xiàn)過電流或短路時(shí)，也能迅速使主電路斷開，從而對(duì)電池組提供了多重保護(hù)。同時(shí)，它能對(duì)電池組的各個(gè)電池單體均衡充電，使充電后的各個(gè)電池單體充電電壓基本保持一致，提高了整組電池的荷電保持能力，提升了電池組的整體性能。特別適合由四節(jié)以上鋰離子電池串聯(lián)而成的大容量動(dòng)カ電池使用。當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，包括由輸入輸出端口和連接于輸入輸出端ロ之間的電池單元組成的主電路，所述電池單元是由多節(jié)鋰離子充電電池串聯(lián)而成的電池組；其特征在于所述保護(hù)電路還包括過充電保護(hù)電路和過放電保護(hù)電路；所述過充電保護(hù)電路包括一個(gè)串聯(lián)在所述主電路中的充電控制開關(guān)，和可將電池的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的過充電電壓檢測(cè)部，和根據(jù)所述過充電電壓檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述充電控制開關(guān)通/斷的過充電邏輯控制部；所述過放電保護(hù)電路包括一個(gè)串聯(lián)在所述主電路中的放電控制開關(guān)，和可將電池的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的過放電電壓檢測(cè)部，和根據(jù)所述過放電電壓檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述放電控制開關(guān)通/斷的過放電邏輯控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述過充電電壓檢測(cè)部包括連接在所述每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端、可將每ー節(jié)電池的實(shí)際電壓與設(shè)定的該節(jié)電池的充電限制電壓進(jìn)行比較并分別輸出比較結(jié)果的多個(gè)差動(dòng)電路；所述過充電邏輯控制部包括可根據(jù)所述這些差動(dòng)電路的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算的過充電邏輯電路和可將所述過充電邏輯電路輸出的電壓信號(hào)與一個(gè)設(shè)定的相當(dāng)于過充電邏輯電路輸出的低電平的電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的電壓比較器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述過放電電壓檢測(cè)部包括連接在所述每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端、可將每ー節(jié)電池的實(shí)際電壓與設(shè)定的該節(jié)電池的放電限制電壓進(jìn)行比較并分別輸出比較結(jié)果的多個(gè)差動(dòng)電路；所述過放電邏輯控制部包括可根據(jù)所述這些差動(dòng)電路的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算的過放電邏輯電路和可將所述過放電邏輯電路輸出的電壓信號(hào)與一個(gè)設(shè)定的相當(dāng)于所述多個(gè)放電限制電壓之和的電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的電壓比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任ー項(xiàng)所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述電池単元的每ー節(jié)電池的正負(fù)極兩端分別連接ー個(gè)均衡充電電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述均衡充電電路包括可將所述ー節(jié)電池的電壓與設(shè)定的單節(jié)電池的額定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的電壓檢測(cè)部和自放電支路；所述自放電支路包括一個(gè)阻抗元件和一個(gè)可根據(jù)相應(yīng)的電壓檢測(cè)部的比較結(jié)果控制所述自放電支路通/斷的自放電控制開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述保護(hù)電路還包括過電流保護(hù)電路，過電流保護(hù)電路包括放電過電流保護(hù)電路和充電過電流保護(hù)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述放電過電流保護(hù)電路包括可將所述放電控制開關(guān)的兩端的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的第一過電流檢測(cè)部，和根據(jù)所述第一過電流檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述放電控制開關(guān)延時(shí)斷開的第一延時(shí)電路；所述第一過電流檢測(cè)部包括多個(gè)并聯(lián)的電壓比較器；所述第一延時(shí)電路包括時(shí)鐘振蕩器和可根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的多個(gè)計(jì)數(shù)器，所述第一延時(shí)電路的多個(gè)計(jì)數(shù)器與所述第一過電流檢測(cè)部的多個(gè)電壓比較器一一相應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在干所述充電過電流保護(hù)電路包括可將所述充電控制開關(guān)的兩端的電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果的第二過電流檢測(cè)部，和根據(jù)所述第二過電流檢測(cè)部的輸出信號(hào)控制所述充電控制開關(guān)延時(shí)斷開的第二延時(shí)電路；所述第二過電流檢測(cè)部包括多個(gè)并聯(lián)的電壓比較器；所述第二延時(shí)電路包括時(shí)鐘振蕩器和可根據(jù)時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的多個(gè)計(jì)數(shù)器，所述第二延時(shí)電路的多個(gè)計(jì)數(shù)器與所述第二過電流檢測(cè)部的多個(gè)電壓比較器一一相應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述主電路中串聯(lián)有電感元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量、高功率動(dòng)カ鋰離子電池的保護(hù)電路，其特征在于所述充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)均由MOSFET管構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大容量、高功率輸出的磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰離子電池的保護(hù)電路，其包括可對(duì)由多節(jié)鋰離子充電電池串聯(lián)而成的電池組實(shí)施過充電保護(hù)的過充電保護(hù)電路，和可對(duì)電池組實(shí)施過放電保護(hù)的過放電保護(hù)電路，和可對(duì)電池組實(shí)施過電流保護(hù)的過電流保護(hù)電路，以及可對(duì)電池組的各個(gè)電池單體實(shí)施均衡充電的均衡充電電路。本實(shí)用新型不僅解決了由于電池組的各電池單體間存在性能差異，容易因單節(jié)電池的過充電或過放電，造成整組電池?fù)p壞的問題，而且它通過均衡充電電路，使充電后的各個(gè)電池單體的充電電壓基本保持一致，從而提高了整組電池的荷電保持能力，提升了電池組的整體性能，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H02H7/18GK202405768SQ20112055554
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者劉振華, 王波 申請(qǐng)人:青島海霸能源集團(tuán)有限公司