帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池保護電路領(lǐng)域,涉及一種具有過充、過放、過流、短路保護功能,特別是保護后具有充、放電續(xù)流功能的單體鋰電池保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的單體鋰電池保護電路對單體鋰電芯(鋰電芯一一沒有加裝保護裝置的鋰或鋰離子蓄電池)具有過充、過放、過流、短路保護功能,由其與單體鋰電芯配置而成的單體鋰電池(鋰電池一一鋰電芯加裝保護板后的單體鋰或鋰離子蓄電池)在使用中不會因為鋰電芯的過充或過放而損壞,也保證了鋰電池過電流及短路情況出現(xiàn)時,不會使鋰電芯過熱和起火。
[0003]如圖1所示,現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池保護電路種類繁多,即有由保護監(jiān)控芯片IC與外圍原件搭建起來的鋰電池保護電路,又有高度集成的單片鋰電池保護集成電路,但鋰電池保護電路裝置及外引連接端的作用均可概括為:通過正、負輸入端B+、B-分別連接鋰電芯的正、負極,對鋰電芯的電壓和電流進行監(jiān)控,外部充電器的正、負輸出端或負載的正、負輸入端與保護電路單元的正、負輸出端P+、P-連接,通過保護電路裝置對鋰電芯充電或鋰電芯向負載放電。保護電路裝置內(nèi)都設(shè)有監(jiān)測控制電路和電子開關(guān),在監(jiān)測到幾種內(nèi)部設(shè)定的閥值狀態(tài)出現(xiàn)時,控制電路的充、放控制端由高電平轉(zhuǎn)為低電平并控制保護電路內(nèi)的電子開關(guān)切斷外電路對鋰電芯的充、放電通道,保護鋰電芯不會因為過充電,過放電,過電流以及短路等情況而損壞。
[0004]上述電路中的充電控制端OC也可以作為其他電路的控制端。
[0005]現(xiàn)有保護電路裝置的功能及幾種工作模式均可按如下所述概括:
[0006]鋰電池正常工作模式:如果鋰電芯電壓低于過充保護電壓閥值,高于過放保護電壓閥值,經(jīng)過的電流小于過流保護閥值,此時充電控制端OC處于高電平,保護電路裝置內(nèi)的電子開關(guān)處于閉合導通狀態(tài),鋰電芯通過保護電路與外電路之間的充電或放電都將自由轉(zhuǎn)換。
[0007]過充保護模式:在充電過程中,當鋰電芯電壓高于過充保護電壓閥值,保護電路裝置的充電控制端OC翻轉(zhuǎn)為低電平,同時保護電路斷開電路內(nèi)的電子開關(guān),切斷外電路對鋰電芯的充電通道,并保持保護電路的輸出端P+、P-之間沿充電方向呈高阻相當于斷開狀
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[0008]過放電流及短路保護模式:鋰電池工作狀態(tài)下,當放電電流等于或高于保護電路設(shè)定的的閥值,或放電回路出現(xiàn)短路,引起異常大的電流時,保護電路斷開電路內(nèi)的電子開關(guān),切斷鋰電芯的放電通道,鋰電芯停止放電。直到負載斷開,保護電路才恢復到正常模式狀態(tài)。
[0009]由以上所述現(xiàn)有保護電路裝置只有對鋰電芯的保護功能,由其與單體鋰電芯配置而成的單體鋰電池也只適合單節(jié)使用。如果將其直接多節(jié)串聯(lián)使用,由于各單體鋰電池在性能指標上不可能完全一致,在使用過程中各個單體鋰電池間的容量、自放電、壽命衰減的不一致,日積月累,各節(jié)電池會出現(xiàn)越來越大的電壓偏差和實時存電量偏差,串聯(lián)電池組內(nèi)任何一個單體電池的充、放電保護都會使整個串聯(lián)電池組的充、放回路切斷,以致在充、放電時會使電池組內(nèi)其他單體電池越來越多地充不滿或放不完,各個單體鋰電池容量潛能越來越不能充分發(fā)揮。而另配置有均衡充、放電管理裝置的鋰電池組均需要節(jié)間抽頭才能進行監(jiān)測及進行均衡充、放電管理。這就使生產(chǎn)成本及開發(fā)成本提高,尤其是相對于配置有鋰電池組的產(chǎn)品來說,無論是技術(shù)人員對產(chǎn)品的維護還是普通使用者對該產(chǎn)品的維護都很困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的是:
[0011]提供一種不但具有過充、過放、過流、短路保護功能,而且在保護狀態(tài)仍可充、放續(xù)流的單體鋰電池保護電路裝置。單體鋰電芯正極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置的正輸入端連接,單體鋰電芯負極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置的負輸入端連接,從而構(gòu)成配有帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置的單體鋰電池。這樣構(gòu)成的單體鋰電池既可以單獨使用,又可將多節(jié)單體鋰電池直接串聯(lián)成組使用,特別是直接串聯(lián)后的鋰電池組不但每個單體鋰電池都具有通常的過充、過放、過流和短路保護功能,而且還不需外引節(jié)間抽頭進行監(jiān)測,不需另設(shè)均衡管理系統(tǒng),其串聯(lián)成組后本身就自動形成電池組均衡系統(tǒng),從而具備充電上均衡、放電下均衡的功能。使單體電池成組使用大為簡單、方便,使生產(chǎn)成本及開發(fā)成本降低,尤其是相對于配置鋰電池組的產(chǎn)品來說,無論是技術(shù)人員還是普通使用者對該產(chǎn)品的維護及單體鋰電池的更換都很簡單方便。
[0012]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]如圖2、圖7所示,一種帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置,其特征是,該裝置由通常的具有過放、過流、短路保護功能的單體鋰電池保護電路和單體續(xù)流電路共同組成;在現(xiàn)有的單體鋰電池保護電路的對外充、放正輸出端P+與負輸出端P-之間并接一個受控的可通過正、反向電流的續(xù)流電路,所述單體續(xù)流電路在單體鋰電池保護電路未保護性切斷時處于不導通狀態(tài),而一但單體鋰電池保護電路處于過充、過放保護狀態(tài)而將鋰電芯的充、放電回路切斷時,單體續(xù)流電路便立即導通,仍給正輸出端P+和負輸出端P-之間提供一個電流通道,使正輸出端P+與負輸出端P-間仍可通過正、反向電流。這樣當兩個以上配置有本發(fā)明保護O路裝置的鋰電池串聯(lián)成電池組時,任何一節(jié)單體鋰電池的保護電路裝置在本節(jié)鋰電芯的充、放電到限而保護性切斷對本節(jié)鋰電芯的充、放回路時,都會有本節(jié)的續(xù)流電路立即導通,延續(xù)整個串聯(lián)電池組的充、放電回路,使電池組其他單體鋰電池的充或放電仍可繼續(xù)進行。
[0014]串聯(lián)電池組內(nèi)的各個單節(jié)鋰電池在充電時,均可本節(jié)充滿本節(jié)保護切斷,本節(jié)續(xù)流電路單元導通續(xù)流,直至各個單體鋰電池全部充滿,從而達到充電上均衡;而放電時,各個單體電池可分別放電保護,本節(jié)續(xù)流電路導通續(xù)流,直至串聯(lián)電池組內(nèi)最后一節(jié)放電保護,只要用電負載要求的電源輸入電壓范圍下限足夠?qū)挘?lián)電池組的容量潛能就可充分發(fā)揮出來。
[0015]由于充、放保護性切斷、旁路電路導通續(xù)流都是在各個單體鋰電池上自身完成的,單體鋰電芯回路的切斷不影響整個電池組的充放繼續(xù)進行,所以即便是組成串聯(lián)電池組的單體電池容量差異較大,在電池組內(nèi)的各個單體鋰電池也都可以充分發(fā)揮自身的容量潛能,某個單體電池的參數(shù)不佳不會對其他電池的容量潛能充分發(fā)揮產(chǎn)生制約作用,這就使組成串聯(lián)電池組時對各個單體電池的容量配對選擇不用那么嚴格,有利于降低成本。
[0016]下面詳述本發(fā)明的工作過程。
[0017]如圖3所示,一種帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置,該裝置包括通常的具有過充、過放、過流、短路保護功能的單體保護電路,其特征是還包括單體續(xù)流電路,單體續(xù)流電路由P溝道MOSFET管、二極管、和限流電路組成,其中P溝道MOSFET管的源極和二極管的負極與單體保護電路的正輸出端連接,P溝道MOSFET管的柵極與單體保護電路的充電控制端連接,P溝道MOSFET管的漏極與限流電路的一端連接,限流電路的另一端和二極管的正極與單體保護電路的負輸出端連接。
[0018]所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置,當外部充電器的正、負極分別與鋰電池保護電路的裝置正輸出端P+、負輸出端P-連接經(jīng)過單體保護電路對單體鋰電芯CELL正常充電時,單體保護電路的充電控制端OC為高電平,該電平加到P溝道MOSFET管Q的柵極,P溝道MOSFET管Q處于斷開狀態(tài),限流電路無電流通過,二極管D處于反接,也無電流通過,外部充電器通過單體保護電路對單體鋰電芯CELL正常充電。隨著充電的進行,單體鋰電芯CELL的電壓逐漸上升,當充滿達到單體保護電路內(nèi)置的上限保護電壓閥值時,充電控制端OC翻轉(zhuǎn)為低電平,單體保護電路切斷外電路對鋰電芯CELL的充電通道,保護鋰電芯CELL不會過充,并保持單體保護電路相對于正輸出端P+與負輸出端P-之間呈高阻相當于斷開狀態(tài),此時充電控制端OC的低電平也加到P溝道MOSFET管Q的柵極,使P溝道MOSFET管Q導通,外部充電器將通過P溝道MOSFET管Q、限流電路繼續(xù)流過電流,這樣在輸出端P+、P_間又有了一個電流通道。
[0019]如圖3所示,單體鋰電芯正極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置的正輸入端連接,單體鋰電芯負極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置的負輸入端連接,從而構(gòu)成配有帶續(xù)流電路的鋰電池保護電路裝置的單體鋰電池。
[0020]如圖7所示,當由兩個以上的配備有本發(fā)明保護裝置的單體鋰電池串聯(lián)成組使用時,外部充電器的正、負極分別與電池組的正輸出端BAT+、電池組的負輸出端BAT-連接,如果此時某節(jié)單體鋰電池已處于充滿保護狀態(tài)時,但其之外的電池仍未充滿,那么該節(jié)的續(xù)流電路仍會給整個充電回路提供充電電流通道,使其他串聯(lián)的電池還可以繼續(xù)充電,直至各個都分別充滿,分別保護,分別續(xù)流,直至全部充滿,從而實現(xiàn)了串聯(lián)電池組的充電上均衡。
[0021]在正常放電時,在外部負載的正、負輸入端分別與電池組的正輸出端BAT+、電池組的負輸出端BAT-連接,各個鋰電芯經(jīng)過本節(jié)單體保護電路對負載正常放電,各