鋰離子電池充放電保護(hù)電路及鋰離子電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池充放電保護(hù)電路，包括MOS開關(guān)單元，與MOS開關(guān)單元均相連的充放電保護(hù)單元和直流接觸器單元。本發(fā)明的充放電保護(hù)單元對鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集及判斷比較并輸出控制信號，當(dāng)鋰離子電池組出現(xiàn)過充電或過放電等異常情況時，輸出充電異常或放電異常的控制信號；MOS開關(guān)單元根據(jù)該控制信號控制直流接觸器單元來斷開或?qū)ǔ浞烹娀芈?，起到保護(hù)鋰離子電池組的作用。同時，由于直流接觸器可通過很大的工作電流，因而本電路適用于百安培以上大電流充放電的鋰離子電池系統(tǒng)。
【專利說明】
鋰離子電池充放電保護(hù)電路及鋰離子電池系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電池充放電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池充放電保護(hù)電路及鋰離子電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，主要是依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電時，Li+在兩極性端之間往返嵌入和脫嵌，充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。鋰離子電池是在消費(fèi)電子領(lǐng)域和動力儲能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的電能存儲裝置，為防止在非正常使用發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象時造成鋰離子電池的損壞甚至發(fā)生安全事故，在鋰離子電池實際使用時都有保護(hù)電路，保護(hù)電路通常具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)等功能。
[0003]目前，鋰離子電池保護(hù)電路主要包括用于對鋰離子電池的電壓、電流進(jìn)行檢測的判定電路(通常為IC芯片和電阻電容)、以及用于關(guān)斷/導(dǎo)通充放電回路的開關(guān)元件(通常為MOS管)。當(dāng)鋰離子電池或其中某單體電池出現(xiàn)異常時，判定電路中的芯片通過收集到的電壓、電流信息給出判定，在相應(yīng)控制端輸出不同的控制信號以控制相應(yīng)的M O S管關(guān)斷充電/放電回路，進(jìn)而保護(hù)鋰離子電池安全。
[0004]近年來，鋰離子電池在汽車啟動電池、電動汽車和儲能等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，和消費(fèi)領(lǐng)域不同的是，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中的鋰離子電池電流可能高達(dá)百安培級別或更高，此時單個MOS管無法滿足大電流通過的要求。如圖1所示，對于小電流(如電動自行車的數(shù)十安培電流)級別鋰離子電池，通常采用多只MOS管并聯(lián)的方式來解決，但對于數(shù)百安培或更大電流的保護(hù)電路，采用多只MOS管Ml?Mn并聯(lián)，這樣不僅體積龐大、成本不菲，而且在短路或很大電流流過時容易因電流分配不均衡而導(dǎo)致部分MOS管燒毀等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種鋰離子電池充放電保護(hù)電路及鋰離子電池系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種鋰離子電池充放電保護(hù)電路，包括與鋰離子電池組相連的充放電保護(hù)單元，連接于所述輸入/輸出和鋰離子電池組的充放電回路的直流接觸器單元，以及與充放電保護(hù)單元、直流接觸器單元均相連的MOS開關(guān)單元。優(yōu)選地，所述充放電保護(hù)單元對鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集及判斷比較并輸出控制信號;MOS開關(guān)單元根據(jù)控制信號控制直流接觸器單元來斷開或?qū)ǔ浞烹娀芈贰?br>[0007]優(yōu)選地，所述充放電保護(hù)單元包括與鋰離子電池組相連的鋰離子電池保護(hù)芯片及電阻電容元件，鋰離子電池保護(hù)芯片包含用于對鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集的電壓輸入端、用于輸出控制充電的控制信號的充電控制端CO、用于輸出控制放電的控制信號的放電控制端D0，以及用于對輸入/輸出進(jìn)行實時信號采集的觸發(fā)端VM。
[0008]優(yōu)選地，所述MOS開關(guān)單元包括MOS開關(guān)Ml和MOS開關(guān)M2，以及一端與MOS開關(guān)M2串聯(lián)且另一端與鋰離子電池組的一極性端相連的放電啟動開關(guān)SI;其中，所述放電啟動開關(guān)Si為由用電設(shè)備給出電信號控制的電子開關(guān)。
[0009]優(yōu)選地，所述直流接觸器單元包括串連接于輸入/輸出和鋰離子電池組的一極性端之間的包含驅(qū)動線圈LI的直流接觸器Kl和包含驅(qū)動線圈L2的直流接觸器K2，以及與直流接觸器K2并聯(lián)的二極管D2;所述驅(qū)動線圈LI與MOS開關(guān)Ml串連接于輸入/輸出300的正極端P+和負(fù)極端P-之間；驅(qū)動線圈L2、M0S開關(guān)M2及放電啟動開關(guān)SI串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間。
[0010]優(yōu)選地，所述直流接觸器Kl為常閉式直流接觸器，直流接觸器K2為常開式直流接觸器。
[0011]優(yōu)選地，所述充放電保護(hù)單元的鋰離子電池保護(hù)芯片為共負(fù)極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片，直流接觸器單元還包括與直流接觸器Kl并聯(lián)的二極管Dl;其中，直流接觸器Kl和直流接觸器K2串連接于輸入/輸出的正極端P+和鋰離子電池組的正極端B+之間；所述二極管Dl的負(fù)極與輸入/輸出的正極端P+相連，二極管D2的負(fù)極與鋰離子電池組的正極端B+相連;觸發(fā)端VM與輸入/輸出的正極端P+相連。
[0012]優(yōu)選地，所述MOS開關(guān)Ml為NMOS管，MOS開關(guān)M2為PMOS管，MOS開關(guān)Ml的柵極與充電控制端CO相連，MOS開關(guān)Ml的漏極與驅(qū)動線圈LI相連，MOS開關(guān)Ml的源極與輸入/輸出的負(fù)極端P-相連;MOS開關(guān)M2的柵極與放電控制端DO相連，MOS開關(guān)M2的源極與驅(qū)動線圈L2相連，MOS開關(guān)M2的漏極與放電啟動開關(guān)SI—端相連，放電啟動開關(guān)SI另一端與鋰離子電池組的負(fù)極端B-相連。
[0013]優(yōu)選地，所述充放電保護(hù)單元的鋰離子電池保護(hù)芯片為共正極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片，直流接觸器單元還包括與直流接觸器Kl并聯(lián)的二極管Dl;其中，所述直流接觸器Kl和直流接觸器K2串連接于輸入/輸出的負(fù)極端P-和鋰離子電池組的負(fù)極端B-之間；所述二極管Dl的正極與輸入/輸出的負(fù)極端P-相連，二極管D2的正極與鋰離子電池組的負(fù)極端B-相連;觸發(fā)端VM與輸入/輸出的負(fù)極端P-相連。
[0014]優(yōu)選地，所述MOS開關(guān)Ml為PMOS管，MOS開關(guān)M2為NMOS管;其中，M0S開關(guān)Ml的柵極與充電控制端CO另一端相連，MOS開關(guān)Ml的漏極與輸入/輸出的負(fù)極端P-相連，MOS開關(guān)Ml的源極與驅(qū)動線圈LI相連;MOS開關(guān)M2的柵極與放電控制端DO另一端相連，MOS開關(guān)M2的源極與放電啟動開關(guān)SI—端相連，MOS開關(guān)M2的漏極與驅(qū)動線圈L2相連;放電啟動開關(guān)SI另一端與鋰離子電池組的負(fù)極端B-相連。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種鋰離子電池系統(tǒng)，包括鋰離子電池組，以及上述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，所述鋰離子電池充放電保護(hù)電路與鋰離子電池組設(shè)置在一起。
[0016]實施本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路的技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點或有益效果:本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路的充放電保護(hù)單元對鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集及判斷比較并輸出控制信號，當(dāng)鋰離子電池組出現(xiàn)過充電或過放電等異常情況時，給出充電異?；蚍烹姰惓５目刂菩盘?MOS開關(guān)單元根據(jù)該控制信號控制直流接觸器單元來斷開或?qū)ǔ浞烹娀芈罚鸬奖Ｗo(hù)鋰離子電池組的作用，由于直流接觸器可以通過很大的工作電流，因而本電路適用于百安培以上大電流充放電的鋰離子電池。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，附圖中:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)多只MOS管并聯(lián)的電池充放電保護(hù)電路的電路示意圖；
圖2是本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路第一實施例的電路示意圖；
圖3是本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路第二實施例的電路示意圖；
圖4是本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路第三實施例的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下文將要描述的各種實施例將要參考相應(yīng)的附圖，這些附圖構(gòu)成了實施例的一部分，其中描述了實現(xiàn)本發(fā)明可能采用的各種實施例。應(yīng)明白，還可使用其他的實施例，或者對本文列舉的實施例進(jìn)行電路和功能上的修改，而不會脫離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。
[0019]本發(fā)明提供了鋰離子電池充放電保護(hù)電路的多種實施例，實施例僅是一個特例，并不表明本發(fā)明就只有這樣幾種實現(xiàn)方式。
[0020]實施例一:
如圖2所示，本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路，包括與鋰離子電池組200相連的充放電保護(hù)單元10，連接于輸入/輸出300和鋰離子電池組200的充放電回路的直流接觸器單元30，以及與充放電保護(hù)單元10、直流接觸器單元30均相連的MOS開關(guān)單元20。其中，充放電保護(hù)單元10對鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集及判斷比較并輸出控制信號;MOS開關(guān)單元20根據(jù)控制信號控制直流接觸器單元30來斷開或?qū)▽︿囯x子電池組200的充放電回路。
[0021]本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路的充放電保護(hù)單元對鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集及判斷比較并輸出控制信號，當(dāng)鋰離子電池組出現(xiàn)過充電或過放電等異常情況時，輸出充電異?；蚍烹姰惓５目刂菩盘?MOS開關(guān)單元根據(jù)不同的控制信號控制直流接觸器單元來斷開或?qū)▽︿囯x子電池組的充放電回路，起到保護(hù)鋰離子電池組的作用。同時，由于直流接觸器可通過很大的工作電流，因而本電路適用于百安培以上大電流充放電的鋰離子電池。
[0022]具體地，本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路的充放電保護(hù)單元10包括與鋰離子電池組200相連的鋰離子電池保護(hù)芯片(圖未示出)及電阻電容元件(圖未示出)，該鋰離子電池保護(hù)芯片包含用于對鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集的電壓輸入端11、用于輸出控制充電的控制信號的充電控制端CO、用于輸出控制放電的控制信號的放電控制端D0，以及用于對輸入/輸出300進(jìn)行實時信號采集的觸發(fā)端VM。該觸發(fā)端VM用于對輸入/輸出300進(jìn)行實時信號采集，鋰離子電池保護(hù)芯片根據(jù)采集的信號調(diào)整充電控制端CO和放電控制端DO輸出的控制信號，即控制充電控制端CO或放電控制端DO輸出控制信號，使鋰離子電池充放電保護(hù)電路恢復(fù)正常狀態(tài)。更為具體的，鋰離子電池組200的單體電池的數(shù)量可以為I至N個，當(dāng)鋰離子電池組200只有一個單體電池時，即鋰離子電池組200為鋰離子電池；當(dāng)鋰離子電池組200有多個單體電池時，即鋰離子電池組200為鋰離子電池組。
[0023]具體地，本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路的MOS開關(guān)單元20包括MOS開關(guān)Ml和MOS開關(guān)M2，以及一端與MOS開關(guān)M2相連且另一端與鋰離子電池組200的一極性端相連的放電啟動開關(guān)SI。優(yōu)選的，該放電啟動開關(guān)SI為由用電設(shè)備給出電信號控制的電子開關(guān)(如自動MOS開關(guān))，也可以是一個由用戶人工控制的放電啟動電開關(guān)(如汽車啟動電源的放電啟動開關(guān))等。
[0024]具體地，本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路的直流接觸器單元30包括串連接于輸入/輸出300和鋰離子電池組200的一極性端之間的包含驅(qū)動線圈LI的直流接觸器Kl和包含驅(qū)動線圈L2的直流接觸器K2，與直流接觸器Kl并聯(lián)的二極管Dl，以及與直流接觸器K2并聯(lián)的二極管D2;其中，二極管D2正極端與充電電流方向相同；驅(qū)動線圈LI與MOS開關(guān)Ml串連接于輸入/輸出300的正極端P+和負(fù)極端P-之間；驅(qū)動線圈L2、M0S開關(guān)M2及放電啟動開關(guān)SI串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間。優(yōu)選的，直流接觸器Kl為常閉式直流接觸器，直流接觸器K2為常開式直流接觸器。
[0025]本發(fā)明鋰離子電池充放電保護(hù)電路的充放電保護(hù)單元采用不同的鋰離子電池保護(hù)芯片，使得本發(fā)明具有完全不同電路連接結(jié)構(gòu)，具體的，鋰離子電池保護(hù)芯片可以為共負(fù)極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片或共正極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片，具體如實施例二和實施例三分別介紹。
[0026]實施例二:
如圖3所示，在本實施例鋰離子電池充放電保護(hù)電路中，充放電保護(hù)單元10的鋰離子電池保護(hù)芯片為共負(fù)極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片，直流接觸器單元30還包括與直流接觸器Kl并聯(lián)的二極管Dl，此時，MOS開關(guān)單元20的MOS開關(guān)Ml為NMOS管，MOS開關(guān)M2為PMOS管;其對應(yīng)的鋰離子電池充放電保護(hù)電路具體為:充放電保護(hù)單元10連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-(即兩極性端)之間，直流接觸器單元30連接于輸入/輸出的正極端P+和正極端B+(即同一極性端)之間，MOS開關(guān)單元20與充放電保護(hù)單元10、直流接觸器單元30均相連。其中，充放電保護(hù)單元10對鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣及判斷比較并輸出控制信號;MOS開關(guān)單元20根據(jù)該控制信號控制直流接觸器單元30來斷開或?qū)▽︿囯x子電池組200的充放電回路。
[0027]在本實施例中，直流接觸器Kl和直流接觸器K2串連接于輸入/輸出300的正極端P+和鋰離子電池組200的正極端B+之間；二極管Dl的負(fù)極與輸入/輸出300的正極端P+相連，二極管D2的負(fù)極與鋰離子電池組200的正極端B+相連;觸發(fā)端VM與輸入/輸出300的正極端P+相連;驅(qū)動線圈LI和MOS開關(guān)Ml串連接于輸入/輸出300的正極端P+和負(fù)極端P-之間；驅(qū)動線圈L2、M0S開關(guān)M2及放電啟動開關(guān)SI串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間。
[0028]具體的，驅(qū)動線圈LI一端與輸入/輸出300的正極端P+相連;驅(qū)動線圈L2—端與鋰離子電池組200的正極端B+相連;MOS開關(guān)Ml的柵極與充電控制端CO相連，MOS開關(guān)Ml的漏極與驅(qū)動線圈LI另一端相連，MOS開關(guān)Ml的源極與輸入/輸出300的負(fù)極端P-相連;MOS開關(guān)M2的柵極與放電控制端DO相連，MOS開關(guān)M2的源極與驅(qū)動線圈L2另一端相連，MOS開關(guān)M2的漏極與放電啟動開關(guān)SI—端相連，放電啟動開關(guān)SI另一端與鋰離子電池組200的負(fù)極端B-相連。
[0029]本實施例鋰離子電池充放電保護(hù)電路具體分為充電保護(hù)過程和放電保護(hù)過程。
[0030]在充電保護(hù)過程中:此時的輸入/輸出300為充電裝置，當(dāng)鋰離子電池組200處于正常充電狀態(tài)時，充放電保護(hù)單元10的充電控制端CO輸出低電平信號，MOS開關(guān)單元20中MOS開關(guān)Ml處于斷開狀態(tài)，驅(qū)動線圈LI中沒有電流流過，直流接觸器Kl處于常閉狀態(tài)，充電裝置通過直流接觸器Kl和二極管D2給鋰離子電池組200進(jìn)行充電；當(dāng)充電過程中某個單體電池或所有單體電池的電壓超過預(yù)設(shè)過充保護(hù)電壓時，充放電保護(hù)單元的充電控制端CO會輸出高電平信號，此時，該高電平的控制信號會控制MOS開關(guān)Ml導(dǎo)通，一個較小電流流過驅(qū)動線圈LI將常閉式直流接觸器Kl觸點斷開，立刻切斷對鋰離子電池組200的充電電流。此時驅(qū)動線圈LI中流過的電流取自充電裝置(外部充電電源)，不會消耗鋰離子電池組200的電能，實現(xiàn)對鋰離子電池組200的過充電保護(hù)。
[0031 ]在放電保護(hù)過程中:此時的輸入/輸出300為用電設(shè)備(如電動汽車等)，當(dāng)啟動該用電設(shè)備時，即通過放電啟動開關(guān)SI啟動放電電路。當(dāng)鋰離子電池組200不需要放電時，放電啟動開關(guān)SI是斷開的，沒有電流流過驅(qū)動線圈L2，直流接觸器K2常開，因而放電回路處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)需要放電時，放電啟動開關(guān)SI閉合，當(dāng)鋰離子電池組200處于正常狀態(tài)時，充放電保護(hù)單元10的放電控制端DO將輸出低電平信號，MOS開關(guān)M2處于導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動線圈L2中有電流流過，直流接觸器K2的常開觸點閉合，鋰離子電池組200通過直流接觸器K2和常閉狀態(tài)的直流接觸器Kl向用電設(shè)備進(jìn)行放電；當(dāng)充放電保護(hù)單元20檢測到放電過程中某個單體電池或整個電池組電壓低于預(yù)設(shè)過放電保護(hù)電壓時，將在放電控制端DO輸出高電平信號，該高電平的控制信號控制MOS開關(guān)M2斷開，流過驅(qū)動線圈L2的電流被切斷，直流接觸器K2恢復(fù)常開狀態(tài)，對用電設(shè)備的放電電流被切斷，進(jìn)而保護(hù)鋰離子電池組200不會因過放電而損壞。在導(dǎo)通狀態(tài)下流經(jīng)驅(qū)動線圈L2的電流將取自鋰離子電池組200，該電流和放電過程的大電流相比造成的電能損失可以忽略不計，實現(xiàn)了對鋰離子電池組200的過放電保護(hù)。
[0032]本實施例工作原理與實施例一相同，其他相同部分在此不再贅述，詳細(xì)內(nèi)容請參見實施例一。
[0033]實施例三:
如圖4所示，在本實施例鋰離子電池充放電保護(hù)電路中，充放電保護(hù)單元10的鋰離子電池保護(hù)芯片為共正極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片，直流接觸器單元30還包括與直流接觸器Kl并聯(lián)的二極管Dl，此時，MOS開關(guān)單元20的MOS開關(guān)Ml為PMOS管，MOS開關(guān)M2為NMOS管;其對應(yīng)的鋰離子電池充放電保護(hù)電路具體為:充放電保護(hù)單元10連接于與鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間，MOS開關(guān)單元20和直流接觸器單元30串連接于輸入/輸出300的負(fù)極端P-和鋰離子電池組200的負(fù)極端B-之間，MOS開關(guān)單元20與充放電保護(hù)單元10、直流接觸器單元30均相連。其中，充放電保護(hù)單元10對鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣及判斷比較并輸出控制信號;MOS開關(guān)單元20根據(jù)控制信號控制直流接觸器單元30來斷開或?qū)ㄤ囯x子電池組200的充放電回路。
[0034]更為具體的，直流接觸器Kl和直流接觸器K2串連接于輸入/輸出300的負(fù)極端P-和鋰離子電池組200的負(fù)極端B-之間；二極管Dl的正極與輸入/輸出300的負(fù)極端P-相連，二極管D2的正極與鋰離子電池組200的負(fù)極端B-相連;觸發(fā)端VM與輸入/輸出300的負(fù)極端P-相連;驅(qū)動線圈LI與MOS開關(guān)Ml串連接于所述輸入/輸出300的正極端P+和負(fù)極端P-之間；驅(qū)動線圈L2、M0S開關(guān)M2及放電啟動開關(guān)SI串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間。
[0035]驅(qū)動線圈LI的一端與輸入/輸出300的正極端P+相連，驅(qū)動線圈LI另一端與MOS開關(guān)Ml的源極相連;驅(qū)動線圈L2的一端與鋰離子電池組200的正極端B+相連，驅(qū)動線圈L2另一端與MOS開關(guān)M2的漏極相連;MOS開關(guān)Ml的柵極與充電控制端CO相連，MOS開關(guān)Ml的漏極與輸入/輸出300的負(fù)極端P-相連，MOS開關(guān)Ml的源極與驅(qū)動線圈LI另一端相連;MOS開關(guān)M2的柵極與放電控制端DO相連，MOS開關(guān)M2的源極與放電啟動開關(guān)SI—端相連，放電啟動開關(guān)SI另一端與鋰離子電池組200的負(fù)極端B-相連。
[0036]本實施例鋰離子電池充放電保護(hù)電路具體分為充電保護(hù)過程和放電保護(hù)過程。
[0037]在充電保護(hù)過程中:此時的輸入/輸出300為充電裝置，當(dāng)鋰離子電池組200處于正常充電狀態(tài)時，充放電保護(hù)單元10的充電控制端CO輸出高電平信號，MOS開關(guān)單元20中MOS開關(guān)Ml處于斷開狀態(tài)，驅(qū)動線圈LI中沒有電流流過，直流接觸器Kl處于常閉狀態(tài)，充電裝置通過直流接觸器Kl和二極管D2給鋰離子電池組200進(jìn)行充電；當(dāng)充電過程中某個單體電池或所有單體電池的電壓超過預(yù)設(shè)過充保護(hù)電壓時，充放電保護(hù)單元的充電控制端CO會輸出低電平信號，此時，該低電平的控制信號會控制MOS開關(guān)Ml導(dǎo)通，一個較小電流流過驅(qū)動線圈LI將常閉式直流接觸器Kl觸點斷開，立刻切斷對鋰離子電池組200的充電電流。此時驅(qū)動線圈LI中流過的電流取自充電裝置(外部充電電源)，不會消耗鋰離子電池組200的電能，實現(xiàn)對鋰離子電池組200的過充電保護(hù)。
[0038]在放電保護(hù)過程中:此時的輸入/輸出300為用電設(shè)備(如電動汽車等)，當(dāng)啟動該用電設(shè)備時，即通過放電啟動開關(guān)SI啟動放電電路，該放電啟動開關(guān)SI可以是一個由用戶人工控制的放電啟動開關(guān)(如汽車啟動電源的放電啟動開關(guān))也可以是由用電設(shè)備給出信號來控制的放電啟動開關(guān)(如自動MOS開關(guān))。當(dāng)鋰離子電池組200不需要放電時，放電啟動開關(guān)SI是斷開的，沒有電流流過驅(qū)動線圈L2，直流接觸器K2常開，因而放電回路處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)需要放電時，放電啟動開關(guān)SI閉合，當(dāng)鋰離子電池組200處于正常狀態(tài)時，充放電保護(hù)單元10的放電控制端DO將輸出高電平信號，MOS開關(guān)M2處于導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動線圈L2中有電流流過，直流接觸器K2的常開觸點閉合，鋰離子電池組200通過直流接觸器K2和常閉狀態(tài)的直流接觸器Kl向用電設(shè)備進(jìn)行放電；當(dāng)充放電保護(hù)單元20檢測到放電過程中某個單體電池或說所有單體電池電壓低于預(yù)設(shè)過放電保護(hù)電壓時，將在放電控制端DO輸出低電平信號，該低電平的控制信號控制MOS開關(guān)M2斷開，流過驅(qū)動線圈L2的電流被切斷，直流接觸器K2恢復(fù)常開狀態(tài)，對用電設(shè)備的放電電流被切斷，進(jìn)而保護(hù)鋰離子電池組200不會因過放電而損壞。在導(dǎo)通狀態(tài)下流經(jīng)驅(qū)動線圈L2的電流將取自鋰離子電池組200，該電流和放電過程的大電流相比造成的電能損失可以忽略不計，實現(xiàn)了對鋰離子電池組200的過放電保護(hù)。
[0039]本實施例的工作原理與實施例一和二相同，其他相同部分在此不再贅述，詳細(xì)內(nèi)容請參見實施例一和二。
[0040]實施例四:
本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池系統(tǒng)實施例，具體包括鋰離子電池組200，以及上述實施例中的鋰離子電池充放電保護(hù)電路100，所述鋰離子電池充放電保護(hù)電路100與鋰離子電池組200設(shè)置在一起形成鋰離子電池系統(tǒng)，通過鋰離子電池充放電保護(hù)電路100實現(xiàn)對鋰離子電池組200的充放電保護(hù)。
[0041]本實施例鋰離子電池系統(tǒng)的具體充放電過程及工作原理與實施例一至三相同，其他相同部分在此不再贅述，詳細(xì)內(nèi)容請參見實施例一至三。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進(jìn)行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，包括與鋰離子電池組(200)相連的充放電保護(hù)單元(10)，連接于輸入/輸出(300)和所述鋰離子電池組(200)的充放電回路的直流接觸器單元(30)，以及與所述充放電保護(hù)單元(10)、所述直流接觸器單元(30)均相連的MOS開關(guān)單元(20); 所述充放電保護(hù)單元(10)對所述鋰離子電池組(200)進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集及判斷比較并輸出控制信號;所述MOS開關(guān)單元(20)根據(jù)所述控制信號控制所述直流接觸器單元(30)來斷開或?qū)ㄋ龀浞烹娀芈贰?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述充放電保護(hù)單元(10)包括與所述鋰離子電池組(200)相連的鋰離子電池保護(hù)芯片及電阻電容元件，所述鋰離子電池保護(hù)芯片包含用于對所述鋰離子電池組(200)進(jìn)行數(shù)據(jù)實時采集的電壓輸入端(11)、用于輸出控制充電的所述控制信號的充電控制端(CO)、用于輸出控制放電的所述控制信號的放電控制端(D0)、以及用于對所述輸入/輸出(300)進(jìn)行實時信號采集的觸發(fā)端(VM)03.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述MOS開關(guān)單元(20)包括MOS開關(guān)(Ml)和MOS開關(guān)(M2)，以及一端與所述MOS開關(guān)(M2)相連且另一端與所述鋰離子電池組(200)的一極性端相連的放電啟動開關(guān)(SI);所述放電啟動開關(guān)(SI)為由用電設(shè)備給出電信號控制的電子開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述直流接觸器單元(30)包括串連接于所述輸入/輸出(300)和所述鋰離子電池組(200)的一極性端之間的包含驅(qū)動線圈(LI)的直流接觸器(Kl)和包含驅(qū)動線圈(L2)的直流接觸器(K2)，以及與所述直流接觸器(K2)并聯(lián)的二極管(D2); 所述驅(qū)動線圈(LI)與所述MOS開關(guān)(Ml)串連接于所述輸入/輸出(300)的正極端(P+)和負(fù)極端(P-)之間；所述驅(qū)動線圈(L2)、所述MOS開關(guān)(M2)及所述放電啟動開關(guān)(SI)串連接于所述鋰離子電池組(200)的正極端(B+)和負(fù)極端(B-)之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述直流接觸器(Kl)為常閉式直流接觸器，所述直流接觸器(K2)為常開式直流接觸器。6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述充放電保護(hù)單元(10)的鋰離子電池保護(hù)芯片為共負(fù)極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片，所述直流接觸器單元(30)還包括與所述直流接觸器(Kl)并聯(lián)的二極管(Dl); 所述直流接觸器(Kl)和直流接觸器(K2)串連接于所述輸入/輸出(300)的正極端(P+)和所述鋰離子電池組(200)的正極端(B+)之間；所述二極管(Dl)的負(fù)極與所述輸入/輸出(300)的正極端(P+)相連，所述二極管(D2)的負(fù)極與所述鋰離子電池組(200)的正極端(B+)相連;所述觸發(fā)端(VM)與所述輸入/輸出(300)的正極端(P+)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述MOS開關(guān)(Ml)為NMOS管，所述MOS開關(guān)(M2)為PMOS管； 所述MOS開關(guān)(Ml)的柵極與所述充電控制端(CO)相連，所述MOS開關(guān)(Ml)的漏極與所述驅(qū)動線圈(LI)相連，所述MOS開關(guān)(Ml)的源極與所述輸入/輸出(300)的負(fù)極端(P-)相連;所述MOS開關(guān)(M2)的柵極與所述放電控制端(DO)相連，所述MOS開關(guān)(M2)的源極與所述驅(qū)動線圈(L2)相連，所述MOS開關(guān)(M2)的漏極與所述放電啟動開關(guān)(SI)—端相連，所述放電啟動開關(guān)(SI)另一端與所述鋰離子電池組(200)的負(fù)極端(B-)相連。8.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述充放電保護(hù)單元(10)的鋰離子電池保護(hù)芯片為共正極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片，所述直流接觸器單元(30)還包括與所述直流接觸器(Kl)并聯(lián)的二極管(Dl); 所述直流接觸器(Kl)和直流接觸器(K2)串連接于所述輸入/輸出(300)的負(fù)極端(P-)和所述鋰離子電池組(200)的負(fù)極端(B-)之間；所述二極管(Dl)的正極與所述輸入/輸出(300)的負(fù)極端(P-)相連，所述二極管(D2)的正極與所述鋰離子電池組(200)的負(fù)極端(B-)相連;所述觸發(fā)端(VM)另一端與所述輸入/輸出(300)的負(fù)極端(P-)相連。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述MOS開關(guān)(Ml)為PMOS管，所述MOS開關(guān)(M2)為NMOS管； 所述MOS開關(guān)(Ml)的柵極與所述充電控制端(CO)另一端相連，所述MOS開關(guān)(Ml)的漏極與所述輸入/輸出(300)的負(fù)極端(P-)相連，所述MOS開關(guān)(Ml)的源極與所述驅(qū)動線圈(LI)相連;所述MOS開關(guān)(M2)的柵極與所述放電控制端(DO)另一端相連，所述MOS開關(guān)(M2)的源極與所述放電啟動開關(guān)(SI)—端相連，所述MOS開關(guān)(M2)的漏極與所述驅(qū)動線圈(L2)相連；所述放電啟動開關(guān)(SI)另一端與所述鋰離子電池組(200)的負(fù)極端(B-)相連。10.—種鋰離子電池系統(tǒng)，包括鋰離子電池組(200)，其特征在于，還包括權(quán)利要求1至9任一項所述的鋰離子電池充放電保護(hù)電路(100)，所述鋰離子電池充放電保護(hù)電路(100)與所述鋰離子電池組(200)設(shè)置在一起。
【文檔編號】H02J7/00GK106026244SQ201610409354
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】楊洪雁, 吳江偉
【申請人】深圳市德朗能電子科技有限公司