[发明专利]一种锂电池组三层保护系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池组三层保护系统及其控制方法。

背景技术

由于不可再生能源危机和环境污染严重，全球加速了绿色环保高性能锂电池的发展，锂电池的应用领域由数码产品领域延伸到交通动力、储能、航天、通信备用电源等领域。锂电池从低电压、小电流在向高电压、大功率等应用领域发展。对于锂电池的管理系统要求也就不断在提高，要求在大功率使用锂电池的条件下电池管理系统能够稳定的管理电池组模块，使其可控而不会发生起火等安全事故。

目前在锂电池组上采用的保护系统主要是通过一个电源管理IC采集个电池单体电压而输出控制信号，依靠单一的电压信号有可能使保护系统控制出现漏洞，比如锂电池组过充过放引起的电解液泄露，无法输出保护报警等信号。

发明内容

本发明的目的是克服现有锂电池组保护系统依靠单一的电压信号保护锂电池组，容易出现保护不及时或误判的技术问题，提供了一种锂电池组三层保护系统及其控制方法，其通过三层保护措施保护锂电池组，保护及时有效，减少误判情况的发生。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种锂电池组三层保护系统，包括电池管理控制模块、单体电池电压采集接口、第一控制器、第二控制器、开关模块、三端保险丝、电解液气体传感器和报警模块，所述三端保险丝、锂电池组、开关模块和负载串联成一个回路，所述锂电池组内的单体电池通过单体电池电压采集接口与电池管理控制模块电连接，所述第一控制器分别与电池管理控制模块和报警模块电连接，所述第二控制器分别与三端保险丝的控制端和电解液气体传感器电连接，所述开关模块的控制端与电池管理控制模块、第一控制器和第二控制器电连接。

在本技术方案中，电池管理控制模块采集每个单体电池的电压，并将这些电压数据发送到第一控制器，第二控制器通过电解液气体传感器检测锂电池组内是否有锂电池电解液挥发气体。

当有1个或1个以上单体电池的电压大于上限值K1或低于下限值K2时，电池管理控制模块控制开关模块断开，锂电池组停止充放电，防止锂电池组过充或过放；当有1个或1个以上单体电池的电压大于上限值K3或低于下限值K4时，K3＞K1，K4＜K2，第一控制器控制开关模块断开，锂电池组停止充放电，同时控制报警模块发出报警；当电解液气体传感器检测到锂电池电解液挥发气体时，第二控制器控制开关模块断开，同时输出电流到三端保险丝的控制端，使得三端保险丝熔断，防止锂电池组因过充过放引起的电解液泄露。如果充放电MOS保护失效，由于第二控制器输出电流强制烧坏三端保险丝，阻止电池持续输入或输出，可防止锂电池组过放等引发安全事故。

作为优选，所述一种锂电池组三层保护系统还包括用于检测锂电池组温度的温度传感器，所述温度传感器与第二控制器电连接。当温度传感器检测到的温度值超过设定值时，第二控制器控制开关模块断开，同时输出电流到三端保险丝的控制端，使得三端保险丝熔断，防止锂电池组因过充过放引起的温度过高。

作为优选，所述一种锂电池组三层保护系统还包括设置在锂电池组内单体电池与电池壳之间的压力传感器，所述压力传感器与第二控制器电连接。当压力传感器检测到的压力值超过设定值时，第二控制器控制开关模块断开，同时输出电流到三端保险丝的控制端，使得三端保险丝熔断，防止锂电池组因过充过放引起的胀气膨胀鼓包。

作为优选，所述报警模块包括指示灯和蜂鸣器，所述指示灯和蜂鸣器分别与第一控制器电连接。

作为优选，所述开关模块包括第一N-MOS管和第二N-MOS管，所述锂电池组的正极通过三端保险丝与负载正极电连接，所述锂电池组的负极一端与第一N-MOS管的S极电连接，第一N-MOS管的D极与第二N-MOS管的D极电连接，第二N-MOS管的S极与负载负极电连接，所述电池管理控制模块分别与第一N-MOS管的G极和第二N-MOS管的G极电连接，所述第一控制器分别与第一N-MOS管的G极和第二N-MOS管的G极电连接，所述第二控制器分别与第一N-MOS管的G极和第二N-MOS管的G极电连接。当锂电池组过充电时，控制第二N-MOS管断开；当锂电池组过放电时，控制第一N-MOS管断开。

本发明的一种锂电池组三层保护系统的控制方法，包括以下步骤：