本實(shí)用新型涉及電池放電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種鋰離子電池放電保護(hù)電路及鋰離子電池放電裝置。
背景技術(shù):
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(dòng)來(lái)工作。在充放電時(shí),Li+在兩極性端之間往返嵌入和脫嵌,充電時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。鋰離子電池是在消費(fèi)電子領(lǐng)域和動(dòng)力儲(chǔ)能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的能量存儲(chǔ)裝置,為防止在非正常使用發(fā)生過(guò)充電或過(guò)放電現(xiàn)象時(shí)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(shí)際使用時(shí)都有保護(hù)電路,保護(hù)電路通常具有過(guò)放電保護(hù)等功能。
目前,鋰離子電池保護(hù)電路主要包括用于對(duì)鋰離子電池的電壓、電流進(jìn)行檢測(cè)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)通放電回路的開(kāi)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(shí),判定電路中的芯片通過(guò)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(hào)以控制相應(yīng)的MOS管關(guān)斷放電回路,進(jìn)而保護(hù)鋰離子電池安全。
近年來(lái),鋰離子電池在汽車(chē)啟動(dòng)電池、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)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(jí)別或更高,此時(shí)單個(gè)MOS管無(wú)法滿足大電流通過(guò)的要求。對(duì)于小電流(如電動(dòng)自行車(chē)的數(shù)十安培電流)級(jí)別鋰離子電池,通常采用多只MOS管并聯(lián)的方式來(lái)解決,但對(duì)于數(shù)百安培或更大電流的保護(hù)電路,采用多只MOS管M1~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(guò)時(shí)容易因電流分配不均衡而導(dǎo)致部分MOS管燒毀等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷,提供一種鋰離子電池放電保護(hù)電路及鋰離子電池放電裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,提供一種鋰離子電池放電保護(hù)電路,包括與鋰離子電池組相連的放電保護(hù)單元,連接于用電設(shè)備和鋰離子電池組的放電回路的直流接觸器單元,以及與放電保護(hù)單元、直流接觸器單元均相連的MOS開(kāi)關(guān)單元;該MOS開(kāi)關(guān)單元為MOS開(kāi)關(guān)M2;其中,放電保護(hù)單元對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集及判斷比較并輸出放電控制信號(hào);MOS開(kāi)關(guān)單元根據(jù)放電控制信號(hào)控制直流接觸器單元來(lái)斷開(kāi)或?qū)ǚ烹娀芈贰?/p>
優(yōu)選地,所述放電保護(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(duì)鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的電壓輸入端、用于輸出放電控制信號(hào)的放電控制端DO、以及用于對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)采集的觸發(fā)端VM。
優(yōu)選地,所述直流接觸器單元包括串連接于用電設(shè)備和鋰離子電池組的充電回路的包含驅(qū)動(dòng)線圈L2的直流接觸器K2;所述直流接觸器K2為常閉式直流接觸器;所述驅(qū)動(dòng)線圈L2和MOS開(kāi)關(guān)單元串連接于所述鋰離子電池組的正極端B+和負(fù)極端B-之間。
優(yōu)選地,所述放電保護(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K2串連接于用電設(shè)備的正極端P+和鋰離子電池組的正極端B+之間;觸發(fā)端VM與用電設(shè)備的正極端P+相連。
優(yōu)選地,所述MOS開(kāi)關(guān)M2為NMOS管;MOS開(kāi)關(guān)M2的柵極與放電控制端DO另一端相連,MOS開(kāi)關(guān)M2的漏極與驅(qū)動(dòng)線圈L2相連,MOS開(kāi)關(guān)M2的源極與鋰離子電池組的負(fù)極端B-相連。
優(yōu)選地,所述放電保護(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;所述直流接觸器K2串連接于用電設(shè)備的負(fù)極端P-和鋰離子電池組的負(fù)極端B-之間;觸發(fā)端VM與用電設(shè)備的負(fù)極端P-相連。
優(yōu)選地,所述MOS開(kāi)關(guān)M2為PMOS管;MOS開(kāi)關(guān)M2的柵極與放電控制端DO相連,MOS開(kāi)關(guān)M2的源極與驅(qū)動(dòng)線圈L2相連;MOS開(kāi)關(guān)M2的柵極與鋰離子電池組的負(fù)極端B-相連。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面,提供一種鋰離子電池放電裝置,包括鋰離子電池組,以及上述的鋰離子電池放電保護(hù)電路,該鋰離子電池放電保護(hù)電路與鋰離子電池組設(shè)置在一起。
實(shí)施本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路的技術(shù)方案,具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路的放電保護(hù)單元對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集及判斷比較并輸出放電控制信號(hào),當(dāng)鋰離子電池組出現(xiàn)過(guò)放電異常情況時(shí),輸出放電異常的放電控制信號(hào);MOS開(kāi)關(guān)單元根據(jù)該放電控制信號(hào)控制直流接觸器單元來(lái)斷開(kāi)或?qū)▽?duì)鋰離子電池組的放電回路,起到保護(hù)鋰離子電池組的作用,由于直流接觸器可以通過(guò)很大的工作電流,因而本電路適用于百安培以上大電流放電的鋰離子電池放電裝置。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹,顯而易見(jiàn),下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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是本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路第一實(shí)施例的電路示意圖;
圖2是本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路第二實(shí)施例的電路示意圖;
圖3是本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路第三實(shí)施例的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,下文將要描述的各種實(shí)施例將要參考相應(yīng)的附圖,這些附圖構(gòu)成了實(shí)施例的一部分,其中描述了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型可能采用的各種實(shí)施例。應(yīng)明白,還可使用其他的實(shí)施例,或者對(duì)本文列舉的實(shí)施例進(jìn)行電路和功能上的修改,而不會(huì)脫離本實(shí)用新型的范圍和實(shí)質(zhì)。
本實(shí)用新型提供了鋰離子電池放電保護(hù)電路的多種實(shí)施例,實(shí)施例僅是一個(gè)特例,并不表明本實(shí)用新型就只有這幾種實(shí)現(xiàn)方式。
實(shí)施例一:
如圖1所示,本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路,包括與鋰離子電池組200相連的放電保護(hù)單元10,連接于用電設(shè)備300和鋰離子電池組200的放電回路的直流接觸器單元30,以及與放電保護(hù)單元10、直流接觸器單元30均相連的MOS開(kāi)關(guān)單元20。其中,放電保護(hù)單元10對(duì)鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集及判斷比較并輸出放電控制信號(hào);MOS開(kāi)關(guān)單元20為MOS開(kāi)關(guān)M2,根據(jù)放電控制信號(hào)控制直流接觸器單元30來(lái)斷開(kāi)或?qū)▽?duì)鋰離子電池組200的放電回路。
鋰離子電池放電保護(hù)電路的放電保護(hù)單元對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集及判斷比較并輸出放電控制信號(hào),當(dāng)鋰離子電池組出現(xiàn)過(guò)放電異常情況時(shí),輸出放電異常的放電控制信號(hào);MOS開(kāi)關(guān)單元根據(jù)該放電控制信號(hào)控制直流接觸器單元來(lái)斷開(kāi)或?qū)▽?duì)鋰離子電池組的放電回路,起到保護(hù)鋰離子電池組的作用,由于直流接觸器可以通過(guò)很大的工作電流,因而本電路適用于百安培以上大電流放電的鋰離子電池放電裝置。
本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路的放電保護(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),鋰離子電池保護(hù)芯片包含用于對(duì)鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的電壓輸入端11、用于輸出放電控制信號(hào)的放電控制端DO、以及用于對(duì)用電設(shè)備300進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)采集的觸發(fā)端VM。優(yōu)選的,觸發(fā)端VM一端與鋰離子電池保護(hù)芯片11相連、另一端連接于用電設(shè)備300的一極性端,鋰離子電池保護(hù)芯片根據(jù)觸發(fā)端VM采集的信號(hào)使鋰離子電池放電保護(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1至N個(gè),當(dāng)鋰離子電池組200只有一個(gè)單體電池時(shí),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(gè)單體電池時(shí),即鋰離子電池組200為鋰離子電池組。
本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路的直流接觸器單元30包括串連接于用電設(shè)備300和鋰離子電池組200的放電回路的包含驅(qū)動(dòng)線圈L2的直流接觸器K2;驅(qū)動(dòng)線圈L2和MOS開(kāi)關(guān)單元20串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間,該直流接觸器K2為常閉式直流接觸器。
本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路的放電保護(hù)單元10采用不同的鋰離子電池保護(hù)芯片,使得本實(shí)用新型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。
實(shí)施例二:
如圖2所示,在本實(shí)施例鋰離子電池放電保護(hù)電路中,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,此時(shí),MOS開(kāi)關(guān)單元20的MOS開(kāi)關(guān)M2為NMOS管;其對(duì)應(yīng)的鋰離子電池放電保護(hù)電路具體為: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-之間,直流接觸器單元30連接于用電設(shè)備300的正極端P+和鋰離子電池組200的正極端B+之間,MOS開(kāi)關(guān)單元20與放電保護(hù)單元10、直流接觸器單元30均相連。其中,放電保護(hù)單元10對(duì)鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采樣及判斷比較并輸出放電控制信號(hào);MOS開(kāi)關(guān)單元20根據(jù)該放電控制信號(hào)控制直流接觸器單元30來(lái)斷開(kāi)或?qū)▽?duì)鋰離子電池組200的放電回路。
在本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路中,直流接觸器單元30的直流接觸器K2串連接于用電設(shè)備300的正極端P+和鋰離子電池組200的正極端B+之間;觸發(fā)端VM與用電設(shè)備300的正極端P+相連;驅(qū)動(dòng)線圈L2和MOS開(kāi)關(guān)M2串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間。MOS開(kāi)關(guān)M2的柵極與放電控制端DO相連,MOS開(kāi)關(guān)M2的漏極與驅(qū)動(dòng)線圈L2相連,MOS開(kāi)關(guān)M2的源極與鋰離子電池組200的負(fù)極端B-相連。
本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路,當(dāng)啟動(dòng)用電設(shè)備當(dāng)需要放電時(shí),當(dāng)鋰離子電池組處于正常狀態(tài)時(shí),放電保護(hù)單元10的放電控制端DO將輸出高電平信號(hào),MOS開(kāi)關(guān)單元20處于斷開(kāi)狀態(tài),驅(qū)動(dòng)線圈L2中沒(méi)有電流流過(guò),直流接觸器K2的常閉閉合,鋰離子電池組200通過(guò)直流接觸器K2向用電設(shè)備300進(jìn)行放電;當(dāng)放電保護(hù)單元10檢測(cè)到放電過(guò)程中某個(gè)單體電池或整個(gè)電池電壓低于預(yù)設(shè)過(guò)放電保護(hù)電壓時(shí),將在放電控制端DO輸出低電平的放電控制信號(hào),該低電平的放電控制信號(hào)控制MOS開(kāi)關(guān)單元20導(dǎo)通,驅(qū)動(dòng)線圈L2游電流流過(guò),直流接觸器K2恢復(fù)常開(kāi)狀態(tài),對(duì)用電設(shè)備300的放電電流被切斷,進(jìn)而保護(hù)鋰離子電池組200不會(huì)因過(guò)放電而損壞。在導(dǎo)通狀態(tài)下流經(jīng)驅(qū)動(dòng)線圈L2的電流將取自鋰離子電池組200,但和放電過(guò)程的大電流相比造成的電能損失可以忽略不計(jì)。
本實(shí)施例的工作原理與實(shí)施例一相同,其他相同部分在此不再贅述,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)實(shí)施例一。
實(shí)施例三:
如圖3所示,在本實(shí)施例鋰離子電池放電保護(hù)電路中,放電保護(hù)單元10的鋰離子電池保護(hù)芯片11為共正極結(jié)構(gòu)的鋰離子電池保護(hù)芯片,此時(shí),MOS開(kāi)關(guān)單元20的MOS開(kāi)關(guān)M2為PMOS管;其對(duì)應(yīng)的鋰離子電池放電保護(hù)電路具體為:放電保護(hù)單元10連接于與鋰離子電池直流接觸器單元30均連接于用電設(shè)備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(kāi)關(guān)單元20與放電保護(hù)單元10、直流接觸器單元30均相連。其中,放電保護(hù)單元10對(duì)鋰離子電池組200進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采樣及判斷比較并輸出放電控制信號(hào);MOS開(kāi)關(guān)單元20根據(jù)放電控制信號(hào)控制直流接觸器單元30來(lái)斷開(kāi)或?qū)▽?duì)鋰離子電池組200的放電回路。
更為具體的,直流接觸器K2連接于用電設(shè)備300的負(fù)極端P-和鋰離子電池組200的負(fù)極端B-之間;觸發(fā)端VM與用電設(shè)備300的負(fù)極端P-相連;驅(qū)動(dòng)線圈L2和MOS開(kāi)關(guān)M2串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負(fù)極端B-之間。MOS開(kāi)關(guān)M2的柵極與放電控制端DO相連,MOS開(kāi)關(guān)M2的源極與驅(qū)動(dòng)線圈L2相連;MOS開(kāi)關(guān)M2的漏極與鋰離子電池組200的負(fù)極端B-相連。
本實(shí)用新型鋰離子電池放電保護(hù)電路,當(dāng)啟動(dòng)用電設(shè)備需要放電時(shí),當(dāng)鋰離子電池組處于正常狀態(tài)時(shí),放電保護(hù)單元10的放電控制端DO將輸出低電平信號(hào),MOS開(kāi)關(guān)單元20處于斷開(kāi)狀態(tài),驅(qū)動(dòng)線圈L2中沒(méi)有電流流過(guò),直流接觸器K2的觸點(diǎn)閉合,鋰離子電池組200通過(guò)直流接觸器K2向用電設(shè)備300進(jìn)行放電;當(dāng)放電保護(hù)單元10檢測(cè)到放電過(guò)程中某個(gè)單體電池電壓低于預(yù)設(shè)過(guò)放電保護(hù)電壓時(shí),將在放電控制端DO輸出高電平的放電控制信號(hào),該高電平的放電控制信號(hào)控制MOS開(kāi)關(guān)單元20斷開(kāi),流過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈L2的電流被切斷,直流接觸器K2恢復(fù)常開(kāi)狀態(tài),對(duì)用電設(shè)備300的放電電流被切斷,進(jìn)而保護(hù)鋰離子電池組200不會(huì)因過(guò)放電而損壞。在導(dǎo)通狀態(tài)下流經(jīng)驅(qū)動(dòng)線圈L2的電流將取自鋰離子電池組200,但和放電過(guò)程的大電流相比造成的電能損失可以忽略不計(jì)。
本實(shí)施例的工作原理與實(shí)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(qǐng)參見(jiàn)實(shí)施例一和二。
實(shí)施例四:
本實(shí)用新型還提供了一種鋰離子電池放電裝置實(shí)施例,具體包括鋰離子電池組200,以及上述實(shí)施例中的鋰離子電池放電保護(hù)電路100,該鋰離子電池放電保護(hù)電路100與鋰離子電池組200設(shè)置在一起形成鋰離子放電裝置,通過(guò)鋰離子電池放電保護(hù)電路100實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池組200的放電保護(hù)。
本實(shí)施例的具體放電過(guò)程及工作原理與實(shí)施例一至三相同,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)實(shí)施例一至三,其他相同部分在此不再贅述。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉,在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下,可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等同替換。另外,在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下,可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會(huì)脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此,本實(shí)用新型不受此處所公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制,所有落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。