CN104184132A - 锂电池动态过流保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池动态过流保护方法，该方法在已设定的最小过流保护点和最大过流保护点之间，选取单调下降的直线或者任意光滑曲线，作为过流保护延时和过流保护阈值电压之间的关系曲线；对于任一过流保护阈值电压值，其相应的过流保护延时值系由两者之间的关系曲线实时求得；其中，最小过流保护点处的过流保护阈值电压最低，过流保护延时最长；最大过流保护点处的过流保护阈值电压最高，过流保护延时最短。本发明解决了锂电池产品在实际应用中由于充电过流和放电过流引入的安全隐患，增强了产品的稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池保护技术领域，具体来说，本发明涉及一种锂电池动态过流保护方法。
背景技术
近年来，随着便携式产品的广泛应用以及节能环保的不断倡导，越来越多的产品(电动自行车、电动工具、UPS等)都采用锂电池作为它的主要供电电源。锂电池具有：体积小、能量密度高、放电倍率高、循环寿命高、自放电率低、环保无污染等优点。但是，由于其能量密度高及其特有的化学特性，锂电池的安全性和稳定性亦存在隐患。通常锂电池组均包含专用的锂电池保护板，锂电池保护板的核心功能之一就是过流保护功能。
在锂电池保护板的实际应用中，针对特定电流，如果过流保护延时过长，则可能烧坏锂电池保护板，损伤锂电池；如果过流保护延时过短，由于外部干扰或者正常工作时的瞬态电流过大，则可能频繁进入过流保护状态，影响正常应用。因此，针对不同的应用场合，要求能根据过流保护电流的大小来调整对应的延时。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锂电池动态过流保护方法，解决锂电池产品在实际应用中由于充电过流和放电过流引入的安全隐患，增强产品的稳定性和安全性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池动态过流保护方法，所述方法在已设定的最小过流保护点和最大过流保护点之间，选取单调下降的直线或者任意光滑曲线，作为过流保护延时和过流保护阈值电压之间的关系曲线；对于任一过流保护阈值电压值，其相应的过流保护延时值系由两者之间的所述关系曲线实时求得；
其中，所述最小过流保护点处的所述过流保护阈值电压最低，所述过流保护延时最长；所述最大过流保护点处的所述过流保护阈值电压最高，所述过流保护延时最短。
可选地，对于所述锂电池动态过流保护方法：
当过流保护电压值大于最大过流保护阈值时，过流保护延时恒定为最大过流保护阈值对应的过流保护延时；
当过流保护电压值小于最小过流保护阈值时，无过流保护动作发生。
可选地，所述锂电池的过流保护动作包括充电过流保护和放电过流保护。
可选地，所述过流保护阈值电压实时对应于所述锂电池的充电电流或者放电电流的大小。
可选地，所述最小过流保护点和所述最大过流保护点之间的所述关系曲线由一个或多个一般过流保护点划分为两个或两个以上的区间，每个区间内的所述关系曲线分别选取单调下降的直线或者任意光滑曲线，作为所述过流保护延时和所述过流保护阈值电压之间的关系曲线。
可选地，所述主模块包括过流检测模块、延时模块和控制模块；
其中，所述过流检测模块用于采集与所述主模块并联的一采样电阻两端的电压，来和所述过流保护阈值电压比较后进行过流保护；
所述延时模块用于根据过流保护电流值的大小，来调整对应的所述过流保护延时；
所述控制模块用于当所述充电过流保护发生后，关闭所述主模块外的一充电保护模块，从而切断充电回路；以及当所述放电过流保护发生后，关闭所述主模块外的一放电保护模块，从而切断放电回路。
可选地，所述过流检测模块通过计算出当前流经所述采样电阻的电流，或者根据特定电流来预设需要设定的所述过流保护阈值电压；
其中，RSENSE为所述采样电阻的电阻值，USENSE为所述采样电阻两端的电压值，ISENSE为流经所述采样电阻的电流值。
可选地，所述方法系由纯硬件实现。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在已设定最小过流保护点和最大过流保护点的基础上，引入了“过流保护延时跟随电流变化”的思路，根据电流大小实时采取相应过流保护延时，使得锂电池的充电过流保护和放电过流保护不再仅局限于两组或三组固定过流保护点。当充电电流或放电电流位于已设固定过流保护点之间的区间时，也会有与其对应的过流保护延时，从而提高了过流保护的实时性。
本发明解决了锂电池产品在实际应用中由于充电过流和放电过流引入的安全隐患，增强了产品稳定性和安全性。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为现有技术和本发明中的一个锂电池保护板的实际应用框图；
图2为现有技术中的一种锂电池过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图；
图3为本发明一个实施例的锂电池动态过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图；
图4为本发明另一个实施例的锂电池动态过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图；
图5为本发明再一个实施例的锂电池动态过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图1为现有技术和本发明中的一个锂电池保护板的实际应用框图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。如图1所示，该锂电池保护板100对外分别与锂电池/锂电池组、负载和充电器相连接，对内包括主模块101、采样电阻105、充电保护模块107和放电保护模块108。其中，该主模块101又包括过流检测模块102、延时模块103和控制模块104。该过流检测模块102并不是检测电流值，而是用于通过采集与该主模块101并联的该采样电阻105两端的电压USENSE，来和过流保护阈值电压比较后进行过流保护。该过流检测模块102通过计算出当前流经该采样电阻105的电流ISENSE，或者根据特定电流来预设需要设定的该过流保护阈值电压。其中，RSENSE为该采样电阻105的电阻值，USENSE为该采样电阻105两端的电压值，ISENSE为流经该采样电阻105的电流值。该延时模块103用于根据过流保护电流值的大小，来调整对应的过流保护延时。该控制模块104用于当充电过流保护发生后，关闭该主模块101外的充电保护模块107，从而切断充电回路；以及用于当放电过流保护发生后，关闭该主模块101外的放电保护模块108，从而切断放电回路。
但在锂电池保护板的现有实际应用中，当过流检测模块检测到充电或放电电流超过过流保护阈值时，却并不会立刻启动过流保护，而是经过适当延时后才启动过流保护功能，过流保护的延时由主模块根据电流大小来调整。针对特定电流，如果过流保护延时过长，则可能烧坏锂电池保护板，损伤锂电池；如果过流保护延时过短，由于外部干扰或者正常工作时的瞬态电流过大，则可能频繁启动过流保护功能，影响正常应用。因此，针对不同的应用场合，要求本发明能根据过流保护电流大小来调整对应的延时。
图2为现有技术中的一种锂电池过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图。如图2所示，现在常用的过流保护电路一般提供2组或者3组过流保护点(图2中为3组)，每组过流保护点都有其对应的过流保护延时。当电流超过过流保护点阈值，即过流保护1阈值、过流保护2阈值和过流保护3阈值，并达到其对应的过流保护延时后，会产生过流保护1、过流保护2或过流保护3。但其缺陷在于，在两个过流保护点之间的电流区间内，随着电流增大，而过流保护延时却不变，依然采用较小过流保护阈值电压对应的过流保护延时。
本发明的创作思路是在已设定最小过流保护点和最大过流保护点的基础上，引入“过流保护延时跟随电流变化”的方法，根据电流大小采取相应过流保护延时，而不只是依靠两组或三组固定的过流保护点和过流保护延时来进行过流保护，从而提高过流保护实时性，增强产品稳定性和安全性。
图3为本发明一个实施例的锂电池动态过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图。该方法可以由纯硬件实现，该锂电池的过流保护动作可以分为充电过流保护和放电过流保护，但它们原理一致，以下以放电过流保护为例介绍其工作流程。如图3所示，首先，要设定两组放电过流保护点：最小过流保护点、最大过流保护点。其中，最小过流保护点处的过流保护阈值电压最低，过流保护延时则最长；最大过流保护点处的过流保护阈值电压最高，过流保护延时则最短。然后，在已设定的最小过流保护点和最大过流保护点之间，选取单调下降的直线或者任意光滑曲线，作为过流保护延时和过流保护阈值电压之间的关系曲线。对于任一过流保护阈值电压值，其相应的过流保护延时值系由两者之间的该关系曲线实时求得。该过流保护阈值电压实时对应于该锂电池的充电电流或者放电电流的大小。
在本实施例中，当过流保护电压值大于最大过流保护阈值时，过流保护延时恒定为最大过流保护阈值对应的过流保护延时。当过流保护电压值小于最小过流保护阈值时，无过流保护动作发生。
如图3所示，以图中放电过流保护点A为例，当采样电阻上电压(压降)A位于最小和最大过流保护阈值之间的曲线上，则在最小和最大过流保护阈值对应的过流保护延时的曲线上，可得到放电过流保护点A的延时A。同理，图中放电过流保护点B也是同样的处理方法，可得到放电过流保护点B的延时B。
图4为本发明另一个实施例的锂电池动态过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图；图5为本发明再一个实施例的锂电池动态过流保护方法的过流保护延时随过流保护阈值电压变化的曲线示意图。请一并参照图4和图5来理解，在本发明中，在设定的该最小过流保护点和该最大过流保护点之间的该关系曲线还可以由插入的一个或多个一般过流保护点(例如过流保护点1、过流保护点2，分别对应过流保护阈值1、过流保护阈值2以及过流保护阈值1对应延时、过流保护阈值2对应延时)划分为两个或两个以上的区间，每个区间内的该关系曲线可分别选取单调下降的直线或者任意光滑曲线，作为该过流保护延时和该过流保护阈值电压之间的关系曲线。
本发明在已设定最小过流保护点和最大过流保护点的基础上，引入了“过流保护延时跟随电流变化”的思路，根据电流大小实时采取相应过流保护延时，使得锂电池的充电过流保护和放电过流保护不再仅局限于两组或三组固定过流保护点。当充电电流或放电电流位于已设固定过流保护点之间的区间时，也会有与其对应的过流保护延时，从而提高了过流保护的实时性。
本发明解决了锂电池产品在实际应用中由于充电过流和放电过流引入的安全隐患，增强了产品稳定性和安全性。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种锂电池动态过流保护方法，其特征在于，所述方法在已设定的最小过流保护点和最大过流保护点之间，选取单调下降的直线或者任意光滑曲线，作为过流保护延时和过流保护阈值电压之间的关系曲线；对于任一过流保护阈值电压值，其相应的过流保护延时值系由两者之间的所述关系曲线实时求得；
其中，所述最小过流保护点处的所述过流保护阈值电压最低，所述过流保护延时最长；所述最大过流保护点处的所述过流保护阈值电压最高，所述过流保护延时最短。
2.根据权利要求1所述的锂电池动态过流保护方法，其特征在于：
当过流保护电压值大于最大过流保护阈值时，过流保护延时恒定为最大过流保护阈值对应的过流保护延时；
当过流保护电压值小于最小过流保护阈值时，无过流保护动作发生。
3.根据权利要求2所述的锂电池动态过流保护方法，其特征在于，所述锂电池的过流保护动作包括充电过流保护和放电过流保护。
4.根据权利要求3所述的锂电池动态过流保护方法，其特征在于，所述过流保护阈值电压实时对应于所述锂电池的充电电流或者放电电流的大小。
5.根据权利要求4所述的锂电池动态过流保护方法，其特征在于，所述最小过流保护点和所述最大过流保护点之间的所述关系曲线由一个或多个一般过流保护点划分为两个或两个以上的区间，每个区间内的所述关系曲线分别选取单调下降的直线或者任意光滑曲线，作为所述过流保护延时和所述过流保护阈值电压之间的关系曲线。
6.根据权利要求5所述的锂电池动态过流保护方法，其特征在于，所述主模块(101)包括过流检测模块(102)、延时模块(103)和控制模块(104)；
其中，所述过流检测模块(102)用于采集与所述主模块(101)并联的一采样电阻(105)两端的电压，来和所述过流保护阈值电压比较后进行过流保护；
所述延时模块(103)用于根据过流保护电流值的大小，来调整对应的所述过流保护延时；
所述控制模块(104)用于当所述充电过流保护发生后，关闭所述主模块(101)外的一充电保护模块(107)，从而切断充电回路；以及当所述放电过流保护发生后，关闭所述主模块(101)外的一放电保护模块(108)，从而切断放电回路。
7.根据权利要求6所述的锂电池动态过流保护方法，其特征在于，所述过流检测模块(102)通过计算出当前流经所述采样电阻(105)的电流，或者根据特定电流来预设需要设定的所述过流保护阈值电压；
其中，RSENSE为所述采样电阻(105)的电阻值，USENSE为所述采样电阻(105)两端的电压值，ISENSE为流经所述采样电阻(105)的电流值。
8.根据权利要求7所述的锂电池动态过流保护方法，其特征在于，所述方法系由纯硬件实现。
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