CN106026034B - 一种电池电芯的过流保护方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电池电芯的过流保护方法及保护电路，方法包括：检测电池电芯的当前温度值；判断当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值；在当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值时，确定电池电芯的当前温度值所属的温度区间；检测电池的当前电流值；判断电池的当前电流值是否大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值；当电池的当前电流值大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电模块关闭。本申请提供的过流保护方法及保护电路取代了现有技术中的TCO安全保护方法，降低了成本，减小了电池内阻，降低了能量损耗，且提高了电池电芯的过流保护精度。

Description

一种电池电芯的过流保护方法及电路
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池电芯的过流保护方法及电路。
背景技术
目前，笔记本电池电芯采用TCO breaker(Thermal Cut Off breaker，热熔断器)进行过温/过电流保护。在某一环境温度下，当电池电芯的充放电电流大于设定阈值时，TCObreaker触发保护而断开(由于TCO breaker热量累积超过阈值导致双金属片反转弹开)，当TCO温度降低到某一温度下，TCO breaker恢复导通。TCO breaker的功能相当于对电芯的过温过电流保护，低温时允许较大电流充放电，高温时只允许较小电流充放电，从而避免高温时大电流充放电造成电芯安全问题。
然而，目前采用TCO breaker进行过温/过电流保护的方案存在以下问题：实现TCObreaker的TCO模组成本较高，并且TCO模组(含TCO本体及焊接镍片)成本因自身阻抗较大在充放电过程中会造成电能损耗，另外，TCO模组因自身发热影响，温度/电流保护精度差，严重影响电池的放电性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池电芯的过流保护方法及电路，用以解决现有技术中采用TCO breaker进行过温/过电流保护的方案成本较高、存在电能损耗且过流保护精度低的问题，其技术方案如下：
一种电池电芯的过流保护方法，所述方法包括：
检测电池电芯的当前温度值；
判断所述当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值；
当所述当前温度值大于所述最小温度阈值且小于所述最大温度阈值时，确定所述电池电芯的当前温度值所属的温度区间；
检测所述电池的当前电流值；
判断所述电池的当前电流值是否大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值；
当所述电池的当前电流值大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电模块关闭。
所述电池电芯的过流保护方法还包括：
当所述电池电芯的当前温度值小于或等于所述最小温度阈值，或者，所述电池电芯的当前温度值大于或等于所述最大温度阈值时，控制所述充放电模块关闭。
所述电池电芯的过流保护方法还包括：
在控制所述充放电模块关闭后，实时检测所述电池电芯的当前温度值和所述电池的当前电流值；
判断所述电池电芯的当前温度值是否大于所述最小温度阈值且小于第一温度阈值，所述第一温度阈值为所述最小温度阈值所在的温度区间的最大温度值；
当所述电池电芯的当前温度值大于所述最小温度阈值且小于所述第一温度阈值时，判断所述电池的当前电流值是否小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值；
当所述电池的当前电流值小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值时，控制所述充放电模块重新开启。
其中，所述电池电芯表面设置热敏电阻；
则所述实时检测所述电池电芯的当前温度值，具体为：
通过所述热敏电阻实时检测所述电池电芯的当前温度值。
其中，所述检测所述电池的当前电流值，具体为：
通过精密电阻检测所述电池的当前电流值。
一种电池电芯的过流保护电路，包括：温度检测单元、电流检测单元和控制单元；
所述温度检测单元，用于实时检测所述电池电芯的当前温度值；
所述电流检测单元，用于实时检测所述电池的当前电流值；
所述控制单元，用于判断所述述温度检测单元检测的所述电池电芯的当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值，并在所述当前温度值大于所述最小温度阈值且小于所述最大温度阈值时，确定所述当前温度值所属的温度区间，判断所述电流检测单元检测的所述电池的当前电流值是否大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值，当所述电池的当前电流值大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制所述充放电模块关闭。
所述控制单元，还用于当所述述温度检测单元检测的所述电池电芯的当前温度值小于或等于所述最小温度阈值，或者，所述电池电芯的当前温度值大于或等于所述最大温度阈值时，控制所述充放电模块关闭。
所述控制单元，还用于在控制所述充放电模块关闭后，控制所述温度检测单元和所述电流检测单元实时检测所述电池电芯的当前温度值和所述电池的当前电流值，判断所述电池电芯的当前温度是否大于所述最小温度阈值且小于第一温度阈值，当所述电池电芯的当前温度值大于所述最小温度阈值且小于第一温度阈值时，判断所述电池的当前电流值是否小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值，当所述电池的当前电流值小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值时，控制所述充放电模块重新开启，其中，所述第一温度阈值为所述最小温度阈值所在的温度区间的最大温度值。
其中，所述电池电芯表面设置热敏电阻；
则所述温度检测单元，具体用于通过所述热敏电阻实时检测所述电池电芯的当前温度值。
其中，所述电流检测单元，具体用于通过精密电阻检测所述电池的当前电流值，并将检测到的所述电池的当前电流值进行AD转换，转换为所述控制单元可处理的电流值。
上述技术方案具有如下有益效果：
本发明提供的电池电芯的过流保护方法及电路，在电池电芯的当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值时，可依据该当前温度值确定其所属的温度区间，并在电池的当前电流大于与该温度区间对应的保护电流阈值时，启动保护，这种电池电芯的过流保护方法取代了现有技术中的TCO安全保护方法，降低了成本，减小了电池内阻，降低了能量损耗，且提高了电池电芯的过流保护精度，另外，本发明提供的电池电芯的过流保护方法及电路可支持电池大功率放电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电池电芯的过流保护方法的一流程示意图；
图2为本发明实施例提供的电池电芯的过流保护方法的另一流程示意图；
图3为本发明实施例提供的电池电芯的过流保护方法中，当电池电芯的当前温度值和电池的当前电流值满足设定条件时，控制充放电模块重新启动的实现过程的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的电池电芯的温度区间以及与各个温度区间对应的温度阈值的设定实例的示意图；
图5为本发明实施例提供的电池电芯的过流保护电路的一结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电池电芯的过流保护电路的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种电池电芯的过流保护方法，请参阅图1，示出了该方法的一流程示意图，可以包括：
步骤S101：检测电池电芯的当前温度值。
步骤S102：判断当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值。
步骤S103：在当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值时，确定电池电芯的当前温度值所属的温度区间。
步骤S104：检测电池的当前电流值。
步骤S105：判断电池的当前电流值是否大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值。
步骤S106：当电池的当前电流值大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电模块关闭。
本发明提供的电池电芯的过流保护方法，可依据电池电芯的当前温度值确定其所属的温度区间，并在电池的当前电流大于与该温度区间对应的保护电流阈值时，启动保护，这种电池电芯的过流保护方法取代了现有技术中的TCO安全保护方法，降低了成本，减小了电池内阻，降低了能量损耗，且提高了电池电芯的过流保护精度，另外，本发明提供的电池电芯的过流保护方法及电路可支持电池大功率放电。
请参阅图2，示出了本发明实施例提供的另一种电池电芯的过流保护方法的另一流程示意图，可以包括：
步骤S201：检测电池电芯的当前温度值。
在本实施例中，可通过设置于电池电芯表面的热敏电阻实时检测电池电芯的当前温度值。
步骤S202：判断当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值，如果当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值，则执行步骤S203，否则执行步骤S206。
在本实施例中，预先设定最小温度阈值和最大温度阈值，并将最小温度阈值和最大温度阈值之间的温度范围划分为多个温度区间，并为每个温度区间设定对应的电流阈值。需要说明的是，温度区间和为每个温度区间设定对应的电流阈值均可根据电池电芯的安全使用要求可调。
步骤S203：在当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值时，确定电池电芯的当前温度值所属的温度区间。
步骤S204：检测电池的当前电流值。
在本实施例中，可通过精密电阻检测电池的当前电流值。
步骤S205：判断电池的当前电流值是否大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值，如果电池的当前电流值大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值，则执行步骤S206，否则转入步骤S201。
步骤S206：控制充放电模块关闭。
其中，充放电模块为MOSFET，即当电池的当前电流值大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制MOSFET关闭。
在本实施例中，在控制充放电模块关闭后，本发明实施例提供的电池电芯的过流保护方法还包括：当电池电芯的当前温度值和电池的当前电流值满足设定条件时，控制充放电模块重新启动。
请参阅图3，示出了当电池电芯的当前温度值和电池的当前电流值满足设定条件时，控制充放电模块重新启动的具体实现过程的流程示意图，可以包括：
步骤S301：实时检测电池电芯的当前温度值和电池的当前电流值。
步骤S302：判断电池电芯的当前温度值是否大于最小温度阈值且小于第一温度阈值，当电池电芯的当前温度值大于最小温度阈值且小于所述第一温度阈值时，执行步骤S303。
其中，第一温度阈值为最小温度阈值所在的温度区间的最大温度值。
步骤S303：判断电池的当前电流值是否小于与最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值，当电池的当前电流值小于与最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值时，执行步骤S304。
步骤S304：控制充放电模块重新开启。
在上述本发明实施例的基础上，现列举一具体实例进行说明：
请参阅图4，根据电池电芯的安全保护要求，预先设定最小温度阈值Tmin和最大温度阈值Tmax，并将最小温度阈值Tmin和最大温度阈值Tmax之间的温度范围划分为六个温度区间，即设定六档温度范围，并为每个温度区间设定对应的电流阈值，具体的，六个温度区间分别为第一温度区间(Tmin～T0)、第二温度区间(T0～T1)、第三温度区间(T1～T2)、第四温度区间(T2～T3)、第五温度区间(T3～T4)、第六温度区间(T4～Tmax)，与第一温度区间对应的电流阈值为A0，与第二温度区间对应的电流阈值为A1，与第三温度区间对应的电流阈值为A2，与第四温度区间对应的电流阈值为A3，与第五温度区间对应的电流阈值为A4，与第六温度区间对应的电流阈值为A5：
首先，检测电池电芯的当前温度值，如果当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值时，则确定当前温度值属于六个温度区间中的哪个温度区间，假设当前温度属于第二温度区间(T0～T1)，则可确定出对应的电流阈值A1。
然后，检测电池的当前电流值，如果电池的当前电流值大于与第二温度区间(T0到T1)对应的电流阈值A1，则控制充放电模块如MOSFET关闭，即启动过流保护。
另外，如果当前温度值大于或等于最大温度阈值Tmax，或者当前温度值小于或等于最小温度阈值Tmin，则控制充放电模块如MOSFET关闭。
在启动过流保护之后，仍然监测电池电芯的温度值和电池的电流值，直到电池电芯的温度值大于最小温度阈值Tmin且小于T0，并且电池的电流值小于A0，重新控制充放电模块打开，恢复正常状态。
本发明实施例提供的电池电芯的过流保护方法，根据电池电芯的安全使用要求在不同温度区间设置不同的保护电流阈值，当电池电芯的当前温度值在某一温度区间时，如果电池的当前电流大于与该温度区间对应的保护电流阈值，则启动保护，在启动保护后，通过持续监测电池电芯的温度值和电池的电流值来确定是否满足控制充放电模块打开的触发条件，一旦满足则可重新控制充放电模块打开，恢复正常状态。本发明实施例提供的电池电芯的过流保护方法取代了现有技术中的TCO安全保护方法，降低了成本，减小了电池内阻，降低了能量损耗，且提高了电池电芯的过流保护精度，另外，本发明提供的电池电芯的过流保护方法及电路可支持电池大功率放电。
本发明实施例还提供了一种电池电芯的过流保护电路，请参阅图5，示出了该电池电芯的过流保护电路的结构示意图，可以包括：温度检测单元501、电流检测单元502和控制单元503。
温度检测单元501，用于实时检测电池电芯的当前温度值。
电流检测单元502，用于实时检测电池的当前电流值。
控制单元503，用于判断温度检测单元501检测的电池电芯的当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值，并在当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值时，确定当前温度值所属的温度区间，判断电流检测单元502检测的电池的当前电流值是否大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值，当电池的当前电流值大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电模块关闭。
本发明提供的电池电芯的过流保护电路，可依据电池电芯的当前温度值确定其所属的温度区间，并在电池的当前电流大于与该温度区间对应的保护电流阈值时，启动保护，这种电池电芯的过流保护电路取代了现有技术中的TCO安全保护电路，降低了成本，减小了电池内阻，降低了能量损耗，且提高了电池电芯的过流保护精度，另外，本发明提供的电池电芯的过流保护电路可支持电池大功率放电。
请参阅图6，示出了本发明实施例提供的电池电芯的过流保护电路的另一结构示意图，可以包括：温度检测单元601、电流检测单元602、控制单元603、充放电驱动单元604、热敏电阻605、精密电阻606。其中，热敏电阻605设置于电池电芯表面。
温度检测单元601，用于通过热敏电阻605检测电池电芯的当前温度值。
电流检测单元602，用于通过精密电阻606实时检测电池的当前电流值，并将检测到的电池的当前电流值进行AD转换，转换为控制单元可处理的电流值。
充放电驱动单元604，用于驱动充放电模块开启或关闭。
其中，充放电模块为MOSFET，相应的，充放电驱动单元604为MOSFET驱动单元。
控制单元603，用于判断温度检测单元601检测的电池电芯的当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值，并在当前温度值大于最小温度阈值且小于最大温度阈值时，确定当前温度值所属的温度区间，判断电流检测单元602检测的电池的当前电流值是否大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值，当电池的当前电流值大于与当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电驱动单元604驱动充放电模块关闭。
控制单元603，还用于当温度检测单元601检测的电池电芯的当前温度值小于或等于最小温度阈值，或者，电池电芯的当前温度值大于或等于最大温度阈值时，控制充放电驱动单元604驱动充放电模块关闭。
在控制充放电模块关闭后，控制单元603，还用于控制温度检测单元601和电流检测单元602实时检测电池电芯的当前温度值和电池的当前电流值，判断电池电芯的当前温度是否大于最小温度阈值且小于第一温度阈值，当电池电芯的当前温度值大于最小温度阈值且小于第一温度阈值时，判断电池的当前电流值是否小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值，当电池的当前电流值小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电模块重新开启，其中，第一温度阈值为最小温度阈值所在的温度区间的最大温度值。
本发明实施例提供的电池电芯的过流保护电路，根据电池电芯的安全使用要求在不同温度区间设置不同的保护电流阈值，当电池电芯的当前温度值在某一温度区间时，如果电池的当前电流大于与该温度区间对应的保护电流阈值，则启动保护，在启动保护后，通过持续监测电池电芯的温度值和电池的电流值来确定是否满足控制充放电模块打开的触发条件，一旦满足则可重新控制充放电模块打开，恢复正常状态。本发明实施例提供的电池电芯的过流保护电路取代了现有技术中的TCO安全保护电路，降低了成本，减小了电池内阻，降低了能量损耗，且提高了电池电芯的过流保护精度，另外，本发明提供的电池电芯的过流保护电路可支持电池大功率放电。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电池电芯的过流保护方法，其特征在于，所述方法包括：
检测电池电芯的当前温度值；
判断所述当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值，其中，所述最小温度阈值和所述最大温度阈值之间的温度范围划分为多个温度区间，每个温度区间对应一电流阈值；
当所述当前温度值大于所述最小温度阈值且小于所述最大温度阈值时，确定所述电池电芯的当前温度值所属的温度区间；
检测所述电池的当前电流值；
判断所述电池的当前电流值是否大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值；
当所述电池的当前电流值大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电模块关闭；
其中，所述方法还包括：
在控制所述充放电模块关闭后，实时检测所述电池电芯的当前温度值和所述电池的当前电流值；
判断所述电池电芯的当前温度值是否大于所述最小温度阈值且小于第一温度阈值，所述第一温度阈值为所述最小温度阈值所在的温度区间的最大温度值；
当所述电池电芯的当前温度值大于所述最小温度阈值且小于所述第一温度阈值时，判断所述电池的当前电流值是否小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值；
当所述电池的当前电流值小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值时，控制所述充放电模块重新开启。
2.根据权利要求1所述的电池电芯的过流保护方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述电池电芯的当前温度值小于或等于所述最小温度阈值，或者，所述电池电芯的当前温度值大于或等于所述最大温度阈值时，控制所述充放电模块关闭。
3.根据权利要求1所述的电池电芯的过流保护方法，其特征在于，所述电池电芯表面设置热敏电阻；
则所述检测电池电芯的当前温度值，具体为：通过所述热敏电阻实时检测所述电池电芯的当前温度值。
4.根据权利要求1所述的电池电芯的过流保护方法，其特征在于，所述检测所述电池的当前电流值，具体为：
通过精密电阻检测所述电池的当前电流值。
5.一种电池电芯的过流保护电路，其特征在于，包括：温度检测单元、电流检测单元和控制单元；
所述温度检测单元，用于实时检测所述电池电芯的当前温度值；
所述电流检测单元，用于实时检测所述电池的当前电流值；
所述控制单元，用于判断所述温度检测单元检测的所述电池电芯的当前温度值是否大于最小温度阈值且小于最大温度阈值，并在所述当前温度值大于所述最小温度阈值且小于所述最大温度阈值时，确定所述当前温度值所属的温度区间，判断所述电流检测单元检测的所述电池的当前电流值是否大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值，当所述电池的当前电流值大于与所述当前温度值所属的温度区间对应的电流阈值时，控制充放电模块关闭；
其中，所述最小温度阈值和所述最大温度阈值之间的温度范围划分为多个温度区间，每个温度区间对应一电流阈值；
其中，所述控制单元，还用于在控制所述充放电模块关闭后，控制所述温度检测单元和所述电流检测单元实时检测所述电池电芯的当前温度值和所述电池的当前电流值，判断所述电池电芯的当前温度是否大于所述最小温度阈值且小于第一温度阈值，当所述电池电芯的当前温度值大于所述最小温度阈值且小于第一温度阈值时，判断所述电池的当前电流值是否小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值，当所述电池的当前电流值小于与所述最小温度阈值所在的温度区间对应的电流阈值时，控制所述充放电模块重新开启，其中，所述第一温度阈值为所述最小温度阈值所在的温度区间的最大温度值。
6.根据权利要求5所述的电池电芯的过流保护电路，其特征在于，
所述控制单元，还用于当所述温度检测单元检测的所述电池电芯的当前温度值小于或等于所述最小温度阈值，或者，所述电池电芯的当前温度值大于或等于所述最大温度阈值时，控制所述充放电模块关闭。
7.根据权利要求5所述的电池电芯的过流保护电路，其特征在于，所述电池电芯表面设置热敏电阻；
则所述温度检测单元，具体用于通过所述热敏电阻实时检测所述电池电芯的当前温度值。
8.根据权利要求5所述的电池电芯的过流保护电路，其特征在于，
所述电流检测单元，具体用于通过精密电阻检测所述电池的当前电流值，并将检测到的所述电池的当前电流值进行AD转换，转换为所述控制单元可处理的电流值。
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