CN107221977A - 一种磷酸锂铁电池及其保护电路板的应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磷酸锂铁电池领域，尤其涉及一种磷酸锂铁电池及其保护电路板的应用方法，本发明采用如下技术方案：包括由一端具有底部而另一端具有开口的电池主体以及盖合该开口的绝缘盖体，电池主体内设若干组并联的主电池芯组、保护电路板，绝缘盖体设置有正电极以及负电极，主电池芯组的正输出电极与正电极电连接，设置至少一组的备用电池芯组，备用电池芯组的正辅助电极与正电极电连接，主电池芯组的负输出电极、备用电池芯组的负辅助电极分别电连接选择开关的第一输入接点、第二输入接点，选择开关的输出接电连接负电极，绝缘盖体外缘设置有与正电极以及负电极电连接的电压显示模块，本发明的优点在于：结构简单、性能稳定、保护性能好，成本低，易于推广应用。

Description

一种磷酸锂铁电池及其保护电路板的应用方法
技术领域：
本发明涉及磷酸锂铁电池领域，尤其涉及一种磷酸锂铁电池。
背景技术：汽车新能源磷酸铁锂电瓶，性能卓越，相对于普通铅酸电瓶会随着电容量的减少而降低电压，因此对汽车的点火系统能时时保持着更高更稳定的电压，使火花塞的点火一直保持着最佳状态。磷酸铁锂电瓶的工作电压高于普通铅酸电瓶，具备稳定且极快速充放电能力，在火花塞放电电话时可产生大于铅酸电瓶的电弧，让汽车在告诉运转时摆正每个缸内的燃料可以完全燃烧，因此渐渐被汽车领域所采纳使用。
因使用在汽车上，为保证其安全性以及持续作业，对电池的保护也越来越注重，现阶段大多是采用普通的电路保护模式对电池进行保护，一旦出现电路短路时，要嘛未能及时发掘导致电池烧毁，严重时还可能导致车辆自燃，要嘛会直接停止对火花塞的供电，使汽车直接死火，正常行驶的时候若出现这种事故，很可能无法及时将车辆停到临时停止位置，导致交通道路的堵塞。
同时现有的电池保护电路均较为单一，要实现多个保护电路的目的需要配备多种电路保护板，维修不便同时也使电池较为臃肿。
发明内容：
本发明的目的之一在于提供一种磷酸锂铁电池，尤其是一种结构简单、性能较佳的一种磷酸锂铁电池。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种磷酸锂铁电池，包括由一端具有底部而另一端具有开口的电池主体(A2)以及盖合该开口的绝缘盖体(4)，电池主体(A2)内设若干组并联的主电池芯组(A3)、保护电路板(A6)，绝缘盖体(4)设置有正电极(31)以及负电极(A32)，主电池芯组(A3)的正输出电极与正电极(31)电连接，设置至少一组的备用电池芯组(A7)，备用电池芯组(A7)的正辅助电极与正电极(31)电连接，主电池芯组(A3)的负输出电极、备用电池芯组(A7)的负辅助电极分别电连接选择开关(A22)的第一输入接点、第二输入接点，选择开关(A22)的输出接电连接负电极(A32)，绝缘盖体(4)外缘设置有与正电极(31)以及负电极(A32)电连接的电压显示模块(A21)。
进一步的，电池主体(A2)四个端部分别设置具有顶部的中空轴(A53)以及略小于中空轴(A53)半径的限位轴(A50)，在接近中空轴(A53)中部处设置限位件(A55)，电池主体(A2)底部设置的底座(A1)，底座(A1)在相对于中空轴(A53)处分别设置有与限位轴(A50)底部形状配合的限位卡座(A121)，在限位轴(A50)顶部处与中空轴(A53)顶部之间设置压缩弹簧(A54)。
进一步的，上述的限位件(A55)为在接近中空轴(A53)顶部处环设于中空轴(A53)内侧壁的限位环，限位环半径略大于限位轴(A50)。
进一步的，所述的中空轴(A53)顶部开设顶部轴孔以及与该顶部轴孔形状配合的端盖(A51)，端盖(A51)位于限位轴(A50)一端设置压力传感器(A510)，端盖(A51)外侧设置与压力传感器(A510)电连接的辅助接点。
进一步的，在端盖(A51)的内侧与压缩弹簧之间设置由灭火粉瓶(A56)，灭火粉瓶(A56)内置电池灭火材料，电池主体(A2)在接近于灭火粉瓶(A56)处开设相对于灭火流道口(A52)。
进一步的，在位于电池主体(A2)以及底座(A1)之间设置有第一弹性橡胶层(A11)，在位于限位轴(A50)与底座(A1)的限位卡座(A121)以及限位轴(A50)之间套设第二弹性橡胶层A122(A122)。
进一步的，所述的保护电路板(A6)包括：控制芯片U1，包括24个引脚，其中引脚CTLC接待，引脚VDD接电源VCC端；
电池组（1），由有1~5块电池串联而成，所述电池组（1）正极设有B+接口，负极设有P-接口，所述电池的正极与所述控制芯片U1的引脚VC1~VC5相连；
均衡模块（2），包括与所述电池想对应的多个均衡电路，所述均衡电路并联在所述电池的两端，所述均衡电路包括有一MOS管，所述MOS管的基极与所述控制芯片U1的引脚CB1~CB5相连；
振荡模块（3），包括与所述电池相对应的多个振荡电路，所述振荡电路为RC振荡电路，其电阻串联在所述电池的正极与所述控制芯片U1的通路上，电容并联于所述电阻与所述电池的两端；
开关模块（4），串联在所述电池组（1）的通路上，所述开关模块（4）由MOS管Q5、MOS管Q6与二极管D3、二极管D4组成，所述MOS管Q5与所述MOS管Q6的漏极相连形成公共漏极，所述二极管D3与所述二极管D4低压端相连形成公共低压端，所述公共漏极与所述公共低压端、所述控制芯片U1的引脚SENS相连，所述MOS管Q5的基极与所述控制芯片U1的引脚COUT相连，所述MOS管Q6基极与所述控制芯片U1的引脚DOUT相连，所述MOS管Q6的源级与所述二极管D4的高压端并联于所述电池组（1）的负极通路，所述MOS管Q5的源级与所述二极管D3的高压端并联于所述P-接口；
短路保护模块（5），包括三极管Q9，所述三极管Q9的基极与所述公共漏极相连，源级与所述控制芯片U1的引脚DOUT相连，漏极接地；
放电锁模块（6），包括MOS管Q7与电阻R21，所述MOS管Q7基极与所述控制芯片U1的引脚DRAIN相连，漏极接地，源级与所述电阻R21一端相连，所述电阻R21另一端与所述公共漏极相连。
进一步的，还包括整流模块（8），所述整流模块（8）由二极管D1与二极管D2并联组成，并连接在所述电池组（1）两端，所述外延时模块（7）有电容C5与电容C6组成，所述电容C5一端接地另一端与控制芯片U1的引脚CT1相连，所述电容C6一端接地另一端与控制芯片U1的引脚CT2相连，还包括正常提示模块（9），所述正常指示模块由MOS管Q8与发光二极管LED2组成，所述发光二极管的低压端与所述MOS管Q8的漏极相连，高压端与所述电池组（1）的正极相连，所述MOS管Q8的源级与所述MOS管Q5的源级相连，所述MOS管Q8的基极与所述MOS管Q7的漏极相连。
一种应用于上述保护电路板(A6)的短路保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
电池组（1）接入负载后，控制芯片U1与短路保护模块（5）同时监控引脚SENS的电压，进而监控回路电流；
引脚SENS的电流缓慢提升但未超过短路保护阙值时，短路保护模块（5）的三极管Q9基极电流缓慢提升，源级与漏极的通路不饱和导通，当引脚SENS的电流达到或超过短路阙值时，三极管Q9饱和导通，引脚DOUT因三极管的导通电压不断下降，直至输出低电平，MOS管Q6源级与漏极的通路断开，在此阶段中，异常提示模块（10）显示报警信号，发光二极管LED1常亮；
当引脚SENS的电流等于或超过短路阙值时，控制芯片U1的引脚DRAIN输出高电平，放电锁模块（6）导通，电阻R21导通，进行分流，防止电池烧毁；
当电池组（1）断开负载后，控制芯片U1的引脚VMP会因负载的卸除，检测到电流的下降，当引脚VMP监控的电流低于短路阙值时，控制芯片U1使引脚DRAIN输出低电平，关闭放电锁模块（6）；
引脚SENS检测的电流在负载移开后将下降，当电流低于短路阙值时，MOS管Q6源级与漏极的通路导通。
一种应用于上述保护电路板(A6)的电池均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：
充电过程中，当某一电池电压高于电池均衡阙值时，控制芯片U1的引脚CB1~引脚CB5对应该电池的引脚输出高电平，导通对应均衡电路中的MOS管；
均衡电路与电池并联，将输送至电池的电流进行分流，减少流入电池的充电电流，实现电池均衡输入；
当所有电池的电压均低于电池均衡解除阙值时，控制芯片U1的引脚CB1~引脚CB5均输出低电平，关闭所有均衡电路，接触电池均衡状态。
本发明的优点在于：可以用于在主电池芯组(A3)电池耗完的情况下通过备用电池芯组进行供电以配合汽车或者摩托车的点火装置进行点火，通过控制芯片U1对整个电路的所有MOS管进行管控，实时对电路情况进行监控，环环相扣，实现了集过充电保护、过放电保护、放电过电流或短路保护与充电过电流保护等保护方法在一个电路中实现的目的，结构简单，使用方便，维修简易；通过短路延时模块与放电锁模块的相互配合，实现了汽车在电路短路的情况下，还能够在一定的延时时间里持续为火花塞提供电能，从而使汽车有足够的动能行驶到路旁或应急通道，避免堵塞交通。
附图说明：
附图1为实施例1\的磷酸锂铁电池的立体结构图；
附图2为实施例1的磷酸锂铁电池主要部件连接示意构图；
附图3为实施例1的磷酸锂铁电池的限位组件示意图；
附图4为实施例1的磷酸锂铁电池的限位组件A5拆解示意图；
附图5为实施例1\2\3\4\5\6\7\8的保护电路板连接示意图。
具体实施方式：
实施例1：参照图1-4，一种磷酸锂铁电池，包括由一端具有底部而另一端具有开口的电池主体A2以及盖合该开口的绝缘盖体4，电池主体A2内设若干组并联的主电池芯组A3、保护电路板A6，绝缘盖体4设置有正电极31以及负电极A32，主电池芯组A3的正输出电极与正电极31电连接，
设置至少一组的备用电池芯组A7，备用电池芯组A7的正辅助电极与正电极31电连接，主电池芯组A3的负输出电极、备用电池芯组A7的负辅助电极分别电连接选择开关A22的第一输入接点、第二输入接点，选择开关A22的输出接电连接负电极A32，绝缘盖体4外缘设置有与正电极31以及负电极A32电连接的电压显示模块A21，其并联的主电池芯组的组数也根据需要进行设置，一般可以为3组。
在使用过程中，一般采用主电池芯组A3进行供电，而在其当其耗电至电压过低或者无法使用时，通过选择开关A22切换至备用电池芯组A7进行打火启动后再切换由车载的充电对主电池芯组进行充电。
为了进一步的减缓在行进过程中保持电池主体A2稳定性，电池主体A2四个端部分别设置具有顶部的中空轴A53以及略小于中空轴A53半径的限位轴A50，在接近中空轴A53中部处设置限位件A55，电池主体A2底部设置的底座A1，底座A1在相对于中空轴A53处分别设置有与限位轴A50底部形状配合的限位卡座A121，在限位轴A50顶部处与中空轴A53顶部之间设置压缩弹簧A54，其在行进过程中，即使某一角度受力过大，超出其受力的范围，也仅仅是限位轴A50上压至压缩弹簧A54的位置，压缩弹簧A54可以进一步的缓冲，其应用也可以避免长期使压缩弹簧A54处于工作状态而影响其减震寿命。
一种进一步的实施例中，上述的限位件A55为在接近中空轴A53顶部处环设于中空轴A53内侧壁的限位环，限位环半径略大于限位轴A50，其限位环可以采用橡胶材质，其主要是限制限位轴A50上压，而当其受力远大于限位环与限位轴A50之间的连接力时则可以突破向上延伸至压缩弹簧A54的位置。
中空轴A53顶部开设顶部轴孔以及与该顶部轴孔形状配合的端盖A51，端盖A51位于限位轴A50一端设置压力传感器A510，端盖A51外侧设置与压力传感器A510电连接的辅助接点,在本实施例中，可以根据压缩弹簧A54以及检测需要通过调整端盖A51的位置，主要的，端盖A51通过螺纹配合的方式安装在中空轴A53开口部处，其在发生大的磕碰时，限位轴A50上压使压缩弹簧A54上压传感器或压片开关，则可以通过车的监控装置连接其辅助接点以后进行实时的监控，采用端盖A51可分离连接的方式，可以根据需要调节以及进行更换维护，实用性高。
一种进一步的实施例中，在受力非常大的情况下，配合在端盖A51的内侧与压缩弹簧A54之间设置由灭火粉瓶A56，灭火粉瓶A56内置电池灭火材料，电池主体A2在接近于灭火粉瓶A56处开设相对于灭火流道口A52，其电池灭火材料可以为干粉或者流体灭火材料，其限位轴A50以及端盖A51底部的挤压迫使灭火粉瓶A56破碎将其内部的灭火材料通过灭火流道口A52流入至电池主体A2内。
优选的，在位于电池主体A2以及底座A1之间设置有第一弹性橡胶层A11，在位于限位轴A50与底座A1的限位卡座A121以及限位轴A50之间套设第二弹性橡胶层A122，其在使用过程中，可以过滤在车移动过程中一些轻微的振动。
实施例2：本发明实施例的一种磷酸铁锂电池的保护电路板A6，如图5所示，包括：
控制芯片U1，包括24个引脚，其中引脚CTLC接待，引脚VDD接电源VCC端；
电池组1，由有1~5块电池串联而成，具体的可以为一块，也可以为2-4块，所述电池组1正极设有B+接口，负极设有P-接口，所述电池的正极与所述控制芯片U1的引脚VC1~VC5相连；
均衡模块2，包括与所述电池想对应的多个均衡电路，所述均衡电路并联在所述电池的两端，所述均衡电路包括有一MOS管，所述MOS管的基极与所述控制芯片U1的引脚CB1~CB5相连；
振荡模块3，包括与所述电池相对应的多个振荡电路，所述振荡电路为RC振荡电路，其电阻串联在所述电池的正极与所述控制芯片U1的通路上，电容并联于所述电阻与所述电池的两端；
开关模块4，串联在所述电池组1的通路上，所述开关模块4由MOS管Q5、MOS管Q6与二极管D3、二极管D4组成，所述MOS管Q5与所述MOS管Q6的漏极相连形成公共漏极，所述二极管D3与所述二极管D4低压端相连形成公共低压端，所述公共漏极与所述公共低压端、所述控制芯片U1的引脚SENS相连，所述MOS管Q5的基极与所述控制芯片U1的引脚COUT相连，所述MOS管Q6基极与所述控制芯片U1的引脚DOUT相连，所述MOS管Q6的源级与所述二极管D4的高压端并联于所述电池组1的负极通路，所述MOS管Q5的源级与所述二极管D3的高压端并联于所述P-接口；
短路保护模块5，包括三极管Q9，所述三极管Q9的基极与所述公共漏极相连，源级与所述控制芯片U1的引脚DOUT相连，漏极接地；
放电锁模块6，包括MOS管Q7与电阻R21，所述MOS管Q7基极与所述控制芯片U1的引脚DRAIN相连，漏极接地，源级与所述电阻R21一端相连，所述电阻R21另一端与所述公共漏极相连。
具体的，还包括整流模块8，所述整流模块8由二极管D1与二极管D2并联组成，并连接在所述电池组1两端。
具体的，还包括外延时模块7，所述外延时模块7有电容C5与电容C6组成，所述电容C5一端接地另一端与控制芯片U1的引脚CT1相连，所述电容C6一端接地另一端与控制芯片U1的引脚CT2相连。
具体的，还包括正常提示模块9，所述正常指示模块由MOS管Q8与发光二极管LED2组成，所述发光二极管的低压端与所述MOS管Q8的漏极相连，高压端与所述电池组1的正极相连，所述MOS管Q8的源级与所述MOS管Q5的源级相连，所述MOS管Q8的基极与所述MOS管Q7的漏极相连。正常工作时，LED2常亮。
具体的，还包括异常提示模块10，所述异常提示模块10包括发光二极管LED1，所述发光二极管LED1低压端与所述电池组1的负极相连，高压端与所述控制芯片U1的引脚SENS相连。线路出现问题时，LED1常亮，但亮度不同。
采用高耐压CMOS工艺，通过控制芯片U1实现对磷酸铁锂电池智能检测与保护功能，应用控制芯片U1和脉宽调制技术精确控制充电电流和输出电压，进而实现过充电保护，过放电保护，充电过电流保护与放电过电流、短路保护，电池均衡保护等功能。
实施例3：参照图5，一种应用于磷酸铁锂电池保护电路板A6的过充电保护方法，包括如下步骤：
电池组1充电过程中，控制芯片U1监控引脚VC1与引脚VC2、引脚VC2与引脚VC3、引脚VC3与引脚VC4、引脚VC4与引脚VC5、引脚VC5与引脚VSS的电压，当任一个电压超过过充电阙值时，控制芯片U1使引脚COUT的对外输出变成高阻抗状态；
MOS管Q5的基极因引脚COUT的高阻抗状态而电压变低，使MOS管Q5源级与漏极之间的通路断开，截断对电池组1进行充电；
当控制芯片U1监控引脚VC1与引脚VC2、引脚VC2与引脚VC3、引脚VC3与引脚VC4、引脚VC4与引脚VC5、引脚VC5与引脚VSS的电压均低于过过充电解除阙值时，控制芯片U1使引脚COUT的对外输出高电平状态；
MOS管Q5的基极因引脚COUT的高电平状态而电压升高，使MOS管Q5源级与漏极之间的通路连通，进而可以对电池组1进行充电。
过充电保护动作：电池组1充电时U1监测VC1引脚和VC2引脚之间的电压（CELL1的电压）、VC2引脚和VC3引脚之间的电压（CELL2的电压）、VC3引脚和VC4引脚之间的电压（CELL3的电压）、VC4引脚和VC5引脚之间的电压（CELL4的电压）以及VC5引脚和VSS引脚之间的电压（CELL5的电压）。当任意一节电池电压超过过充电阈值时，U1就会认为检测到了过充电状态并实施保护：通过使COUT引脚输出高阻态（COUT引脚上外接下拉电阻），从而关闭充电N沟道MOSFET管Q5，停止充电。
当U1监测的所有电池的电压都低于过充电解除阈值时，COUT引脚跳变回高电平，就可以进行充电。由于过充电检测器有滞回，所以过充电解除阈值总是略低于过充电阈值。
过充电检测及解除延时：过充电检测延时及过充电解除延时均为U1内置延时。在检测过充电状态时，只要有任意一节电池电压高于过充电阈值并且这种状态的持续时间超过过充电检测延时，就认为过充电状态发生了，U1就会实施过充电保护；反之，即使所有电池的电压都高于过充电阈值，但是如果没有一节电池能够持续这种状态超过过充电检测延时的时长，则U1也不会实施过充电保护。同理，在过充电保护实施后，即使所有电池的电压都低于过充电解除阈值，但是如果在过充电解除延时之内，有一节电池的电压又回到过充电解除阈值之上，则U1不会解除过充电保护。
实施例4，参照图5，一种应用于磷酸铁锂电池保护电路板A6的过放电保护方法，包括如下步骤：
电池组1放电过程中，控制芯片U1监控引脚VC1与引脚VC2、引脚VC2与引脚VC3、引脚VC3与引脚VC4、引脚VC4与引脚VC5、引脚VC5与引脚VSS的电压，当任一个电压低于过放电阙值时，控制芯片U1使引脚DOUT输出低电平；
MOS管Q6的基极因引脚DOUT输出的低电平电压变低，使MOS管Q6的源级与漏极之间的通路断开，禁止电池组1的放电；
当控制芯片U1监控引脚VC1与引脚VC2、引脚VC2与引脚VC3、引脚VC3与引脚VC4、引脚VC4与引脚VC5、引脚VC5与引脚VSS的电压均高于过放电解除阙值时，控制芯片U1使引脚DOUT输出高电平；
MOS管Q6的基极因引脚DOUT输出的低电平电压变高，使MOS管Q6的源级与漏极之间的通路连通，使电池组1恢复放电。
过放电保护动作：电池组1放电时U1监测VC1引脚和VC2引脚之间的电压（CELL1的电压）、VC2引脚和VC3引脚之间的电压（CELL2的电压）、VC3引脚和VC4引脚之间的电压（CELL3的电压）、VC4引脚和VC5引脚之间的电压（CELL4的电压）以及VC5引脚和VSS引脚之间的电压（CELL5的电压）。当任意一节电池电压低于过放电阈值时，U1就会认为检测到了过放电状态并实施保护：通过使DOUT引脚输出低电平从而关闭放电N沟道MOSFET管Q6，停止放电。
过放电保护解除的条件：当U1监测的所有电池的电压都高于过放电解除阈值时，DOUT引脚跳变回高电平，解除过放电保护。过放电检测器有滞回。
过放电检测延时是用CT1引脚的外置电容C5设定的。在检测过放电状态时，只要有任意一节电池电压低于过放电阈值并且这种状态的持续时间超过过放电检测延时，就认为过放电状态发生了；反之，即使所有电池的电压都低于过放电阈值，但是如果没有一节电池能够持续这种状态超过过放电检测延时的时长，则U1也不会实施过放电保护。与过放电检测延时不同，过放电解除延时是U1内置延时。
过放电保护实施后，U1可以通过暂停不需要的内部电路的动作，来尽量减少自身的消费电流。
实施例6，参照图5，一种应用于磷酸铁锂电池保护电路的充电过电流保护方法，包括如下步骤：
当电池组1处于充电状态时，控制芯片U1监控引脚SENS的电压，进而监控回路电流；
当引脚SENS的电流超过过电流阙值时，启动延时判定，同时异常提示模块10开始报警，发光二极管LED1常亮；
在延时时间内若SENS的电流重新低于过电流阙值，则恢复充电状态，反之，控制芯片U1判定充电过电流，使控制芯片U1的引脚COUT输出高阻抗状态，进而关闭MOS管Q5，切断充电回路。
充电过流保护动作：U1通过检测SENS端口的电压来监测回路充电电流。当电池组1处于正常工作状态时（既能充电也能放电），给电池组1接上充电器。当充电器发生异常引起过大充电电流时，如果SENS端口电流高于过电流阈值，U1就会认为发生了充电过电流状态并实施相应保护动作：通过使COUT引脚输出高阻态（COUT引脚上外接下拉电阻），从而关闭充电N沟道MOSFET管Q5，切断大电流充电回路。
充电过电流检测延时：充电过电流检测延时是U1内置延时。如果SENS端口电流高于过电流阙值，但是这种状态的持续时间不超过充电过电流检测延时的时长，也就是说在充电过电流检测延时内，SENS端口电流又低于了过电流阙值，则U1认为充电过电流状态没有发生，不启动充电过电流保护。充电过电流解除延时也是U1内置延时。
充电过电流保护解除的条件：移除充电器，连接上负载，当VMP端口电压低于过电流阈值一段解除延时之后，充电过电流保护可以被解除。
实施例7，参照图5，一种应用于磷酸铁锂电池保护电路板A6的短路保护方法，包括如下步骤：
电池组1接入负载后，控制芯片U1与短路保护模块5同时监控引脚SENS的电压，进而监控回路电流；
引脚SENS的电流缓慢提升但未超过短路保护阙值时，短路保护模块5的三极管Q9基极电流缓慢提升，源级与漏极的通路不饱和导通，当引脚SENS的电流达到或超过短路阙值时，三极管Q9饱和导通，引脚DOUT因三极管的导通电压不断下降，直至输出低电平，MOS管Q6源级与漏极的通路断开，在此阶段中，异常提示模块10显示报警信号，发光二极管LED1常亮；
当引脚SENS的电流等于或超过短路阙值时，控制芯片U1的引脚DRAIN输出高电平，放电锁模块6导通，电阻R21导通，进行分流，防止电池烧毁；
当电池组1断开负载后，控制芯片U1的引脚VMP会因负载的卸除，检测到电流的下降，当引脚VMP监控的电流低于短路阙值时，控制芯片U1使引脚DRAIN输出低电平，关闭放电锁模块6；
引脚SENS检测的电流在负载移开后将下降，当电流低于短路阙值时，MOS管Q6源级与漏极的通路导通。
U1通过检测SENS端口的电压来监测回路冲放电电流，当电池组1处于正常工作状态时（既能充电也能放电），给电池组1接上负载。当负载发生短路等异常情况时：如果SENS端口电流开始提升但低于短路保护阙值，短路保护模块5的三极管Q9基极电流缓慢提升，源级与漏极的通路不饱和导通，；如果SENS端口电流等于或高于短路保护阙值，短路保护模块5的三极管Q9源级与漏极的通路饱和导通。上述保护动作均为：DOUT端口电压变为低电平，关闭外部放电N沟道MOSFET管Q6，切断大电流放电回路。
短路保护检测延时是用CT2端口的外置电容C6 设定的。如果SENS端口电流低于短路保护阙值但相对较大，但是这种状态的持续时间不超过短路保护检测延时的时长，也就是说在放电过电流检测延时内，SENS端口电压又低于了放电过电流检测电压，则U1认为放电过电流状态没有发生，不启动放电过电流保护。
放电锁解除的条件：放电锁模块6是外置的，由一个MOS管Q7和一个过流解除用电阻R21构成。MOS管Q7由U1的DRAIN端口驱动，电阻R21则连接在该MOS管Q7的漏极和开关模块4的公共漏极之间。放电过电流保护或短路保护实施后，DRAIN端口驱动MOS管Q7导通，放电锁模块6开启，相当于过流解除用电阻R21的一端连接到VSS电位。保护解除动作：把引起放电过电流/短路的异常负载移除之后，VMP端口电平会通过放电锁模块6中的电阻R21被下拉，当VMP端口电流低于短路阙值一段延时之后，放电过电流/短路保护会被自动解除。解除保护后，DRAIN端口会驱动放电锁模块6中的MOS管Q7关闭，从而关闭放电锁模块6。
实施例8，参照图5一种应用于磷酸铁锂电池保护电路板A6的电池均衡方法，包括如下步骤：
充电过程中，当某一电池电压高于电池均衡阙值时，控制芯片U1的引脚CB1~引脚CB5对应该电池的引脚输出高电平，导通对应均衡电路中的MOS管；
均衡电路与电池并联，将输送至电池的电流进行分流，减少流入电池的充电电流，实现电池均衡输入；
当所有电池的电压均低于电池均衡解除阙值时，控制芯片U1的引脚CB1~引脚CB5均输出低电平，关闭所有均衡电路，接触电池均衡状态。
充电过程中，当电池电压高于电池均衡阈值VC BD n（ｎ=1、2、3、4、5）时，U1启动电池均衡功能。该功能具体动作是：电压超过电池均衡阈值VC BD n（ｎ=1、2、3、4、5）的电池所对应的CBn端口输出高电平，将外部相应的均衡支路上的N沟道MOS管打开，均衡电路和该电池并联，可以起到分流充电电流的作用，从而减少流入电池的充电电流。当电池电压低于电池均衡解除阈值VC BR ｎ（ｎ=1、2、3、4、5）时，相应的CBn端口输出低电平，切断对应的均衡支路，解除电池均衡功能。
磷酸铁锂电池技术特点：电池通过控制芯片U1实现智能检测与保护功能，防止电池使用过程中出现充电不饱和、充电过压、放电过度等问题，极大提高电池耐用性和安全性。
本发明中具体参数如下表：
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磷酸锂铁电池，包括由一端具有底部而另一端具有开口的电池主体(A2)以及盖合该开口的绝缘盖体，电池主体(A2)内设若干组并联的主电池芯组(A3)、保护电路板(A6)，绝缘盖体(4)设置有正电极(31)以及负电极(A32)，主电池芯组(A3)的正输出电极与正电极(31)电连接，其特征在于：设置至少一组的备用电池芯组(A7)，备用电池芯组(A7)的正辅助电极与正电极(31)电连接，主电池芯组(A3)的负输出电极、备用电池芯组(A7)的负辅助电极分别电连接选择开关(A22)的第一输入接点、第二输入接点，选择开关(A22)的输出接电连接负电极(A32)，绝缘盖体(4)外缘设置有与正电极(31)以及负电极(A32)电连接的电压显示模块(A21)。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸锂铁电池，其特征在于：电池主体(A2)四个端部分别设置具有顶部的中空轴(A53)以及略小于中空轴(A53)半径的限位轴(A50)，在接近中空轴(A53)中部处设置限位件(A55)，电池主体(A2)底部设置的底座(A1)，底座(A1)在相对于中空轴(A53)处分别设置有与限位轴(A50)底部形状配合的限位卡座(A121)，在限位轴(A50)顶部处与中空轴(A53)顶部之间设置压缩弹簧(A54)。
3.根据权利要求2所述的一种磷酸锂铁电池，其特征在于：上述的限位件(A55)为在接近中空轴(A53)顶部处环设于中空轴(A53)内侧壁的限位环，限位环半径略大于限位轴(A50)。
4.根据权利要求2所述的一种磷酸锂铁电池，其特征在于：所述的中空轴(A53)顶部开设顶部轴孔以及与该顶部轴孔形状配合的端盖(A51)，端盖(A51)位于限位轴(A50)一端设置压力传感器(A510)，端盖(A51)外侧设置与压力传感器(A510)电连接的辅助接点。
5.根据权利要求4所述的一种磷酸锂铁电池，其特征在于：在端盖(A51)的内侧与压缩弹簧(A54)之间设置由灭火粉瓶(A56)，灭火粉瓶(A56)内置电池灭火材料，电池主体(A2)在接近于灭火粉瓶(A56)处开设相对于灭火流道口(A52)。
6.根据权利要求4所述的一种磷酸锂铁电池，其特征在于：在位于电池主体(A2)以及底座(A1)之间设置有第一弹性橡胶层(A11)，在位于限位轴(A50)与底座(A1)的限位卡座(A121)以及限位轴(A50)之间套设第二弹性橡胶层A122(A122)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种磷酸锂铁电池，其特征在于：所述的保护电路板(A6)包括：控制芯片U1，包括24个引脚，其中引脚CTLC接待，引脚VDD接电源VCC端；
电池组（1），由有1~5块电池串联而成，所述电池组（1）正极设有B+接口，负极设有P-接口，所述电池的正极与所述控制芯片U1的引脚VC1~VC5相连；
均衡模块（2），包括与所述电池想对应的多个均衡电路，所述均衡电路并联在所述电池的两端，所述均衡电路包括有一MOS管，所述MOS管的基极与所述控制芯片U1的引脚CB1~CB5相连；
振荡模块（3），包括与所述电池相对应的多个振荡电路，所述振荡电路为RC振荡电路，其电阻串联在所述电池的正极与所述控制芯片U1的通路上，电容并联于所述电阻与所述电池的两端；
开关模块（4），串联在所述电池组（1）的通路上，所述开关模块（4）由MOS管Q5、MOS管Q6与二极管D3、二极管D4组成，所述MOS管Q5与所述MOS管Q6的漏极相连形成公共漏极，所述二极管D3与所述二极管D4低压端相连形成公共低压端，所述公共漏极与所述公共低压端、所述控制芯片U1的引脚SENS相连，所述MOS管Q5的基极与所述控制芯片U1的引脚COUT相连，所述MOS管Q6基极与所述控制芯片U1的引脚DOUT相连，所述MOS管Q6的源级与所述二极管D4的高压端并联于所述电池组（1）的负极通路，所述MOS管Q5的源级与所述二极管D3的高压端并联于所述P-接口；
短路保护模块（5），包括三极管Q9，所述三极管Q9的基极与所述公共漏极相连，源级与所述控制芯片U1的引脚DOUT相连，漏极接地；
放电锁模块（6），包括MOS管Q7与电阻R21，所述MOS管Q7基极与所述控制芯片U1的引脚DRAIN相连，漏极接地，源级与所述电阻R21一端相连，所述电阻R21另一端与所述公共漏极相连。
8.根据权利要求7所述的一种磷酸锂铁电池，其特征在于：还包括整流模块（8），所述整流模块（8）由二极管D1与二极管D2并联组成，并连接在所述电池组（1）两端，所述外延时模块（7）有电容C5与电容C6组成，所述电容C5一端接地另一端与控制芯片U1的引脚CT1相连，所述电容C6一端接地另一端与控制芯片U1的引脚CT2相连，还包括正常提示模块（9），所述正常指示模块由MOS管Q8与发光二极管LED2组成，所述发光二极管的低压端与所述MOS管Q8的漏极相连，高压端与所述电池组（1）的正极相连，所述MOS管Q8的源级与所述MOS管Q5的源级相连，所述MOS管Q8的基极与所述MOS管Q7的漏极相连。
9.一种应用于权利要求1-9任一项所述保护电路板(A6)的短路保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
电池组（1）接入负载后，控制芯片U1与短路保护模块（5）同时监控引脚SENS的电压，进而监控回路电流；
引脚SENS的电流缓慢提升但未超过短路保护阙值时，短路保护模块（5）的三极管Q9基极电流缓慢提升，源级与漏极的通路不饱和导通，当引脚SENS的电流达到或超过短路阙值时，三极管Q9饱和导通，引脚DOUT因三极管的导通电压不断下降，直至输出低电平，MOS管Q6源级与漏极的通路断开，在此阶段中，异常提示模块（10）显示报警信号，发光二极管LED1常亮；
当引脚SENS的电流等于或超过短路阙值时，控制芯片U1的引脚DRAIN输出高电平，放电锁模块（6）导通，电阻R21导通，进行分流，防止电池烧毁；
当电池组（1）断开负载后，控制芯片U1的引脚VMP会因负载的卸除，检测到电流的下降，当引脚VMP监控的电流低于短路阙值时，控制芯片U1使引脚DRAIN输出低电平，关闭放电锁模块（6）；
引脚SENS检测的电流在负载移开后将下降，当电流低于短路阙值时，MOS管Q6源级与漏极的通路导通。
10.一种应用于权利要求1-9任一项所述保护电路板(A6)的电池均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：
充电过程中，当某一电池电压高于电池均衡阙值时，控制芯片U1的引脚CB1~引脚CB5对应该电池的引脚输出高电平，导通对应均衡电路中的MOS管；
均衡电路与电池并联，将输送至电池的电流进行分流，减少流入电池的充电电流，实现电池均衡输入；
当所有电池的电压均低于电池均衡解除阙值时，控制芯片U1的引脚CB1~引脚CB5均输出低电平，关闭所有均衡电路，接触电池均衡状态。
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