[发明专利]一种双继电器锂电池管理保护方法

说明书

本发明公开了一种双继电器锂电池管理保护方法，包括监测电路、控制电路、过充继电器、过放继电器、充电二极管和放电二极管；过充继电器和过放继电器串联在锂电池组的充放电电路中，监测电路用于监测锂电池组中每支电芯的电压，控制电路的一端与监测电路连接，另一端分别与过充继电器和过放继电器连接；放电二极管与过充继电器并联，放电二极管的正负极分别与充放电电路的负极和正极连接；充电二极管与过放继电器并联，充电二极管的正负极分别与充放电电路的正极和负极连接。本发明可对锂电池提供有效的过充和过放保护，可实现锂电池的自由串并联，在过充保护时保留放电功能，在过放保护时保留充电功能，特别适用于动力电池和储能站中。

技术领域

本发明锂电池保护技术领域，具体涉及一种双继电器锂电池管理保护方法。

背景技术

动力锂离子电池越来越广泛地应用到各种设备当中，包括汽车、UPS、电力储能、野外用电。其具有容量大，体积小的优点，是目前电池市场的主流。由于锂电池由若干个电芯串联而成，受其物理特性的限制，每个电芯在充放电时无法做到完全一致，因此极易出现一致性偏差的问题，这就极有可能使得锂电池在使用时，其内部的某个或某几个电芯出现过充或过放的情况。

而过充和过放则是锂离子电池应用中的两个重大安全隐患。锂电池过充会导致正极材料结构变化，造成容量损失，而其分解放氧与电解液会发生剧烈的化学反应，电池剧烈升温，最坏的结果自然就是发生爆炸。锂电池过放可能会给电池带来灾难性的后果，特别是大电流过放，或反复过放对电池影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。因此，锂电池必须强制安装一个能够进行过充和过放保护的保护装置，这也是动力锂电池应用的主要技术难点之一。

在手机、小型电动工具等应用领域，通常采用MOSFETs、IGBT等半导体开关作为锂电池的过充过放保护装置。当锂电池的电压达到过充电压或降至过放电压时，MOSFETs、IGBT等半导体开关随即切断电池的充放电回路，电池停止充放电，以被保证电池的安全运行。虽然MOSFETs、IGBT等半导体开关具有应用灵活，动作迅速等优点，但目前的MOSFETs、IGBT等半导体器件存在寿命短、稳定性差、抗干扰能力弱、耐电流冲击能力弱、抗高压浪涌能力弱、自身发热严重等问题，因此使用半导体开关的锂电池无法实现自由串并联，进而也无法应用于如电动汽车，超级能源包，甚至于电力储能站中，传统的做法是将电池集中管理控制在一个大型的继电器下，导致成本高，热管理难度高，严重限制了锂电池的标准化推广。

目前市面上也出现了一些自带均衡功能的锂电池物理保护器。这些物理保护器虽然在性能上大大优于半导体开关，具备了耐高压，抗浪涌等特点，可以实现锂电池的自由串并联，十分适用于动力锂电池。但由于该种物理保护器的内部采用只有一个触发开关，这就意味着一旦该物理保护器被触发，则整组锂电池的充放电电路就会全部断开，锂电池组的充电和放电功能全部失去，用户只能等待物理保护器中的能量均衡装置对锂电池进行能量均衡，而无法进行人工干预，这就使得动力电池或者电力储能站无法尽快恢复使用。

发明内容

针对现有锂电池管理和保护方法中存在的缺陷，本发明提供一种双继电器锂电池管理保护方法，可对锂电池提供有效的过充和过放保护，以实现锂电池的自由串并联，并最终应用于动力电池甚至电力储能站中。

为达到上述技术目的及效果，本发明通过以下技术方案实现：