鋰電池動態(tài)過流保護方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰電池動態(tài)過流保護方法，該方法在已設(shè)定的最小過流保護點和最大過流保護點之間，選取單調(diào)下降的直線或者任意光滑曲線，作為過流保護延時和過流保護閾值電壓之間的關(guān)系曲線；對于任一過流保護閾值電壓值，其相應(yīng)的過流保護延時值系由兩者之間的關(guān)系曲線實時求得；其中，最小過流保護點處的過流保護閾值電壓最低，過流保護延時最長；最大過流保護點處的過流保護閾值電壓最高，過流保護延時最短。本發(fā)明解決了鋰電池產(chǎn)品在實際應(yīng)用中由于充電過流和放電過流引入的安全隱患，增強了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性。
【專利說明】鋰電池動態(tài)過流保護方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池保護【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說，本發(fā)明涉及一種鋰電池動態(tài)過流保護方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著便攜式產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用以及節(jié)能環(huán)保的不斷倡導，越來越多的產(chǎn)品(電動自行車、電動工具、UPS等)都采用鋰電池作為它的主要供電電源。鋰電池具有:體積小、能量密度高、放電倍率高、循環(huán)壽命高、自放電率低、環(huán)保無污染等優(yōu)點。但是，由于其能量密度高及其特有的化學特性，鋰電池的安全性和穩(wěn)定性亦存在隱患。通常鋰電池組均包含專用的鋰電池保護板，鋰電池保護板的核心功能之一就是過流保護功能。
[0003]在鋰電池保護板的實際應(yīng)用中，針對特定電流，如果過流保護延時過長，則可能燒壞鋰電池保護板，損傷鋰電池；如果過流保護延時過短，由于外部干擾或者正常工作時的瞬態(tài)電流過大，則可能頻繁進入過流保護狀態(tài)，影響正常應(yīng)用。因此，針對不同的應(yīng)用場合，要求能根據(jù)過流保護電流的大小來調(diào)整對應(yīng)的延時。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰電池動態(tài)過流保護方法，解決鋰電池產(chǎn)品在實際應(yīng)用中由于充電過流和放電過流引入的安全隱患，增強產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋰電池動態(tài)過流保護方法，所述方法在已設(shè)定的最小過流保護點和最大過流保護點之間，選取單調(diào)下降的直線或者任意光滑曲線，作為過流保護延時和過流保護閾值電壓之間的關(guān)系曲線；對于任一過流保護閾值電壓值，其相應(yīng)的過流保護延時值系由兩者之間的所述關(guān)系曲線實時求得；
[0006]其中，所述最小過流保護點處的所述過流保護閾值電壓最低，所述過流保護延時最長；所述最大過流保護點處的所述過流保護閾值電壓最高，所述過流保護延時最短。
[0007]可選地，對于所述鋰電池動態(tài)過流保護方法:
[0008]當過流保護電壓值大于最大過流保護閾值時，過流保護延時恒定為最大過流保護閾值對應(yīng)的過流保護延時；
[0009]當過流保護電壓值小于最小過流保護閾值時，無過流保護動作發(fā)生。
[0010]可選地，所述鋰電池的過流保護動作包括充電過流保護和放電過流保護。
[0011]可選地，所述過流保護閾值電壓實時對應(yīng)于所述鋰電池的充電電流或者放電電流的大小。
[0012]可選地，所述最小過流保護點和所述最大過流保護點之間的所述關(guān)系曲線由一個或多個一般過流保護點劃分為兩個或兩個以上的區(qū)間，每個區(qū)間內(nèi)的所述關(guān)系曲線分別選取單調(diào)下降的直線或者任意光滑曲線，作為所述過流保護延時和所述過流保護閾值電壓之間的關(guān)系曲線。
[0013]可選地，所述主模塊包括過流檢測模塊、延時模塊和控制模塊；
[0014]其中，所述過流檢測模塊用于采集與所述主模塊并聯(lián)的一采樣電阻兩端的電壓，來和所述過流保護閾值電壓比較后進行過流保護；
[0015]所述延時模塊用于根據(jù)過流保護電流值的大小，來調(diào)整對應(yīng)的所述過流保護延時；
[0016]所述控制模塊用于當所述充電過流保護發(fā)生后，關(guān)閉所述主模塊外的一充電保護模塊，從而切斷充電回路；以及當所述放電過流保護發(fā)生后，關(guān)閉所述主模塊外的一放電保護模塊，從而切斷放電回路。
[0017]可選地，所述過流檢測模塊通過Isense計算出當前流經(jīng)所述采樣電阻的



-kSENSE
電流，或者根據(jù)特定電流來預設(shè)需要設(shè)定的所述過流保護閾值電壓；
[0018]其中，Rsense為所述采樣電阻的電阻值，Usense為所述采樣電阻兩端的電壓值，Isense為流經(jīng)所述采樣電阻的電流值。
[0019]可選地，所述方法系由純硬件實現(xiàn)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021]本發(fā)明在已設(shè)定最小過流保護點和最大過流保護點的基礎(chǔ)上，引入了 “過流保護延時跟隨電流變化”的思路，根據(jù)電流大小實時采取相應(yīng)過流保護延時，使得鋰電池的充電過流保護和放電過流保護不再僅局限于兩組或三組固定過流保護點。當充電電流或放電電流位于已設(shè)固定過流保護點之間的區(qū)間時，也會有與其對應(yīng)的過流保護延時，從而提高了過流保護的實時性。
[0022]本發(fā)明解決了鋰電池產(chǎn)品在實際應(yīng)用中由于充電過流和放電過流引入的安全隱患，增強了產(chǎn)品穩(wěn)定性和安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明中的一個鋰電池保護板的實際應(yīng)用框圖；
[0025]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種鋰電池過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明一個實施例的鋰電池動態(tài)過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明另一個實施例的鋰電池動態(tài)過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明再一個實施例的鋰電池動態(tài)過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。
[0030]圖1為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明中的一個鋰電池保護板的實際應(yīng)用框圖。需要注意的是，這些以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本發(fā)明實際要求的保護范圍構(gòu)成限制。如圖1所示，該鋰電池保護板100對外分別與鋰電池/鋰電池組、負載和充電器相連接，對內(nèi)包括主模塊101、采樣電阻105、充電保護模塊107和放電保護模塊108。其中，該主模塊101又包括過流檢測模塊102、延時模塊103和控制模塊104。該過流檢測模塊102并不是檢測電流值，而是用于通過采集與該主模塊101并聯(lián)的該采樣電阻105兩端的電壓Usense，來和過流保護閾值電壓比較后進行過流保護。該過流檢測模塊102通過1sense = SENSE計算出當前流經(jīng)該采樣電阻105的電流
-kSENSE
Isense，或者根據(jù)特定電流來預設(shè)需要設(shè)定的該過流保護閾值電壓。其中，Rsense為該采樣電阻105的電阻值，Usense為該采樣電阻105兩端的電壓值，Isense為流經(jīng)該采樣電阻105的電流值。該延時模塊103用于根據(jù)過流保護電流值的大小，來調(diào)整對應(yīng)的過流保護延時。該控制模塊104用于當充電過流保護發(fā)生后，關(guān)閉該主模塊101外的充電保護模塊107，從而切斷充電回路；以及用于當放電過流保護發(fā)生后，關(guān)閉該主模塊101外的放電保護模塊108，從而切斷放電回路。
[0031 ] 但在鋰電池保護板的現(xiàn)有實際應(yīng)用中，當過流檢測模塊檢測到充電或放電電流超過過流保護閾值時，卻并不會立刻啟動過流保護，而是經(jīng)過適當延時后才啟動過流保護功能,過流保護的延時由主模塊根據(jù)電流大小來調(diào)整。針對特定電流,如果過流保護延時過長，則可能燒壞鋰電池保護板，損傷鋰電池；如果過流保護延時過短，由于外部干擾或者正常工作時的瞬態(tài)電流過大，則可能頻繁啟動過流保護功能，影響正常應(yīng)用。因此，針對不同的應(yīng)用場合，要求本發(fā)明能根據(jù)過流保護電流大小來調(diào)整對應(yīng)的延時。
[0032]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種鋰電池過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖。如圖2所示，現(xiàn)在常用的過流保護電路一般提供2組或者3組過流保護點(圖2中為3組)，每組過流保護點都有其對應(yīng)的過流保護延時。當電流超過過流保護點閾值，即過流保護I閾值、過流保護2閾值和過流保護3閾值，并達到其對應(yīng)的過流保護延時后，會產(chǎn)生過流保護1、過流保護2或過流保護3。但其缺陷在于，在兩個過流保護點之間的電流區(qū)間內(nèi)，隨著電流增大，而過流保護延時卻不變，依然采用較小過流保護閾值電壓對應(yīng)的過流保護延時。
[0033]本發(fā)明的創(chuàng)作思路是在已設(shè)定最小過流保護點和最大過流保護點的基礎(chǔ)上，弓丨入“過流保護延時跟隨電流變化”的方法，根據(jù)電流大小采取相應(yīng)過流保護延時，而不只是依靠兩組或三組固定的過流保護點和過流保護延時來進行過流保護，從而提高過流保護實時性，增強產(chǎn)品穩(wěn)定性和安全性。
[0034]圖3為本發(fā)明一個實施例的鋰電池動態(tài)過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖。該方法可以由純硬件實現(xiàn)，該鋰電池的過流保護動作可以分為充電過流保護和放電過流保護，但它們原理一致，以下以放電過流保護為例介紹其工作流程。如圖3所示，首先，要設(shè)定兩組放電過流保護點:最小過流保護點、最大過流保護點。其中，最小過流保護點處的過流保護閾值電壓最低，過流保護延時則最長；最大過流保護點處的過流保護閾值電壓最高，過流保護延時則最短。然后，在已設(shè)定的最小過流保護點和最大過流保護點之間，選取單調(diào)下降的直線或者任意光滑曲線，作為過流保護延時和過流保護閾值電壓之間的關(guān)系曲線。對于任一過流保護閾值電壓值，其相應(yīng)的過流保護延時值系由兩者之間的該關(guān)系曲線實時求得。該過流保護閾值電壓實時對應(yīng)于該鋰電池的充電電流或者放電電流的大小。
[0035]在本實施例中，當過流保護電壓值大于最大過流保護閾值時，過流保護延時恒定為最大過流保護閾值對應(yīng)的過流保護延時。當過流保護電壓值小于最小過流保護閾值時，無過流保護動作發(fā)生。
[0036]如圖3所示，以圖中放電過流保護點A為例，當采樣電阻上電壓(壓降)A位于最小和最大過流保護閾值之間的曲線上，則在最小和最大過流保護閾值對應(yīng)的過流保護延時的曲線上,可得到放電過流保護點A的延時A。同理，圖中放電過流保護點B也是同樣的處理方法,可得到放電過流保護點B的延時B。
[0037]圖4為本發(fā)明另一個實施例的鋰電池動態(tài)過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖；圖5為本發(fā)明再一個實施例的鋰電池動態(tài)過流保護方法的過流保護延時隨過流保護閾值電壓變化的曲線示意圖。請一并參照圖4和圖5來理解，在本發(fā)明中，在設(shè)定的該最小過流保護點和該最大過流保護點之間的該關(guān)系曲線還可以由插入的一個或多個一般過流保護點(例如過流保護點1、過流保護點2，分別對應(yīng)過流保護閾值1、過流保護閾值2以及過流保護閾值I對應(yīng)延時、過流保護閾值2對應(yīng)延時)劃分為兩個或兩個以上的區(qū)間，每個區(qū)間內(nèi)的該關(guān)系曲線可分別選取單調(diào)下降的直線或者任意光滑曲線，作為該過流保護延時和該過流保護閾值電壓之間的關(guān)系曲線。
[0038]本發(fā)明在已設(shè)定最小過流保護點和最大過流保護點的基礎(chǔ)上，引入了 “過流保護延時跟隨電流變化”的思路，根據(jù)電流大小實時采取相應(yīng)過流保護延時，使得鋰電池的充電過流保護和放電過流保護不再僅局限于兩組或三組固定過流保護點。當充電電流或放電電流位于已設(shè)固定過流保護點之間的區(qū)間時，也會有與其對應(yīng)的過流保護延時，從而提高了過流保護的實時性。
[0039]本發(fā)明解決了鋰電池產(chǎn)品在實際應(yīng)用中由于充電過流和放電過流引入的安全隱患，增強了產(chǎn)品穩(wěn)定性和安全性。
[0040]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于，所述方法在已設(shè)定的最小過流保護點和最大過流保護點之間，選取單調(diào)下降的直線或者任意光滑曲線，作為過流保護延時和過流保護閾值電壓之間的關(guān)系曲線；對于任一過流保護閾值電壓值，其相應(yīng)的過流保護延時值系由兩者之間的所述關(guān)系曲線實時求得； 其中，所述最小過流保護點處的所述過流保護閾值電壓最低，所述過流保護延時最長；所述最大過流保護點處的所述過流保護閾值電壓最高，所述過流保護延時最短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于: 當過流保護電壓值大于最大過流保護閾值時，過流保護延時恒定為最大過流保護閾值對應(yīng)的過流保護延時； 當過流保護電壓值小于最小過流保護閾值時，無過流保護動作發(fā)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于，所述鋰電池的過流保護動作包括充電過流保護和放電過流保護。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于，所述過流保護閾值電壓實時對應(yīng)于所述鋰電池的充電電流或者放電電流的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于，所述最小過流保護點和所述最大過流保護點之間的所述關(guān)系曲線由一個或多個一般過流保護點劃分為兩個或兩個以上的區(qū)間，每個區(qū)間內(nèi)的所述關(guān)系曲線分別選取單調(diào)下降的直線或者任意光滑曲線，作為所述過流保護延時和所述過流保護閾值電壓之間的關(guān)系曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于，所述主模塊(101)包括過流檢測模塊(102)、延時模塊(103)和控制模塊(104)； 其中，所述過流檢測模塊(102)用于采集與所述主模塊(101)并聯(lián)的一采樣電阻(105)兩端的電壓，來和所述過流保護閾值電壓比較后進行過流保護； 所述延時模塊(103)用于根據(jù)過流保護電流值的大小，來調(diào)整對應(yīng)的所述過流保護延時； 所述控制模塊(104)用于當所述充電過流保護發(fā)生后，關(guān)閉所述主模塊(101)外的一充電保護模塊(107)，從而切斷充電回路；以及當所述放電過流保護發(fā)生后，關(guān)閉所述主模塊(101)外的一放電保護模塊(108)，從而切斷放電回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于，所述過流檢測模塊(102)通過Isense計算出當前流經(jīng)所述采樣電阻(105)的電流，或者根據(jù)特定電流

1^SENSE來預設(shè)需要設(shè)定的所述過流保護閾值電壓； 其中，Rsense為所述采樣電阻(105)的電阻值，Usense為所述采樣電阻(105)兩端的電壓值，Isense為流經(jīng)所述采樣電阻(105)的電流值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰電池動態(tài)過流保護方法，其特征在于，所述方法系由純硬件實現(xiàn)。
【文檔編號】H02H7/18GK104184132SQ201410476148
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】劉華偉, 張圣 申請人:中穎電子股份有限公司