[实用新型]动力锂离子电池的保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种动力锂离子电池的保护电路。

背景技术

锂离子充电电池自20世纪90年代初正式实用化以来，在不到20年的时间里，容量快速增加，市场迅速增长。现在正从便携产品用途扩展到电动车辆及环保蓄电等领域。锂离子电池作为动力电池使用时，例如用其作为电动自行车的驱动电池使用时，往往需要将5节以上锂离子电池串联使用，以达到电动机所需要的电压。在用充电器对其充电时，由于每节电池的品质不可能完全一样，一旦有一节电池处于过充电状态，就可能造成锂离子从正极过度脱嵌，从而使电极间发生短路，不仅影响电池容量、寿命，而且容易造成电池爆裂、起火危险事故发生。将其连接于负载时，由于每节电池的品质不可能完全一样，一旦有一节电池处于过放电状态，就可能造成锂离子从负极过度脱嵌，从而使电极间发生短路，影响电池容量、寿命。由于锂离子电池各单体在性能指标上不可能完全一致，在使用过程中由于各单体间的容量、自放电等的差异，日积月累，在使用一段时间后，电池组的荷电保持能力明显降低，影响了锂离子电池在更大范围内的推广应用。因此，多节电池串联使用时，其性能的好坏不仅取决于电池单体质量的好坏，更重要的取决于其整体质量的高低。当电池组处于充电或放电状态时，由于电池组的整体电压较高，流过单体电池的电流较大，而由于每节电池的品质不可能完全一样，容易造成整体电池组因单节电池温度过高而损坏。

另外，对于5节以上的锂离子电池组的保护电路都是采用分立元件或者由多个电池保护IC芯片串联而成。分立元件构成保护电路通过电压的采样、比较，判断是否过充电、过放电，进而控制电池组的充放电。这种方式的电路原理简单，但是每节电池都需要一套检测判断电路，静态功耗很大，并且随着电池串联数增多而功耗增大，不利于电池的荷电保持。采样多个电池保护IC芯片串联而成的保护电路，虽然功耗的指标不高，但是成本较高，并且可靠性差，由于其芯片的耐压特性，在某些感性负载的情况下，极易损坏，这样给锂离子电池组的使用带来了安全隐患。对于上述的保护电路，电池的各项参数在生产时一次性设定完成，不能被更改，只能适用于特定规格型号的电池组，因此使用范围太窄，且生产厂家在进行最后的质量检验时，需要工人使用万用表等检查工具对各个分立元器件进行逐个检测，费工费时，生产效率比较低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种动力锂离子电池的保护电路，以解决多节锂离子电池串联使用时，由于各电池单体间的性能差异造成过充电或过放电损坏、影响电池组的荷电保持能力、降低电池组整体性能的问题以及电池组因温度过高而损坏的问题，且大大降低了生产成本，提高了生产效率。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：动力锂离子电池的保护电路，包括由输入输出端口和连接于所述输入输出端口之间的串联电池组组成的主电路，所述保护电路包括电池检测控制单元，所述电池检测控制单元的输入端口与串联电池组中的各单节电池的正负极连接；运算控制单元，所述运算控制单元与所述电池检测控制单元双向连接；对电池参数进行设定和读取的通讯单元，所述通讯单元与所述运算控制单元双向连接；串接于所述主电路中的过充电控制开关和过放电控制开关；连接于所述过充电控制开关与所述运算控制单元之间的第一开关驱动电路，连接于所述过放电控制开关与所述运算控制单元之间的第二开关驱动电路。

作为一种优选的技术方案，所述输入输出端口包括一个共用输入输出端口、一个充电输入端口和一个放电输出端口，所述共用输入输出端口与所述串联电池组的一个电极连接形成所述主电路的充放电共用电路部分，所述充电输入端口和所述放电输出端口分别与所述串联电池组的另一个电极连接形成所述主电路的充电支路和放电支路；所述过充电控制开关串接于所述充电支路中，所述过放电控制开关串接于所述放电支路中。所述过充电控制开关为一个第一MOS管，所述过放电控制开关为一个第二MOS管。

作为一种优选的技术方案，所述保护电路还包括一个均衡电路，所述均衡电路包括设置于所述串联电池组的各单节电池正负极两端的自放电支路，所述每个自放电支路包括一个自放电控制开关和一个均衡电阻，所述自放电控制开关的控制端与所述电池检测控制单元的平衡控制端子连接。所述自放电控制开关为一个第三MOS管。

作为一种优选的技术方案，所述保护电路还包括一个温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与所述运算控制单元连接，所述温度检测电路的输入端与热电阻连接。所述温度检测电路包括内部温度检测电路和外部温度检测电路。