CN111585330A - 一种大电流锂电池保护装置及电池保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大电流锂电池保护装置及电池保护方法，该装置中包括MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2和由控制装置控制的继电器K1；二极管D1并联在MOS管Q1的D－S极之间，二极管D2并联在MOS管Q2的D－S极之间，二极管D1和二极管D2的P极分别与MOS管Q1和MOS管Q2的S极相连；所述的继电器K1的两端分别与MOS管Q1和MOS管Q2的S极相连。该电池保护方法中，在正常充、放电时控制继电器吸合；停止充、放电时控制继电器断开。本发明中提供了的锂电池保护装置中在充放电保护管两端并联了继电器，吸收充、放电大电流，对充、放电保护的MOS管进行保护，防止MOS管由于过流产生热量烧坏。

Description

一种大电流锂电池保护装置及电池保护方法

技术领域

本发明涉及锂电池充放电保护电路领域，特别是一种大电流锂电池保护装置及保护方法。

背景技术

锂电池作为一种高能量密度的可重复充电电池，在储能系统中大量应用。由于锂电池电芯的特点，需要避免电芯过充或过放。

中国发明专利申请公布号CN 105356421 A就公开了一种锂电池组充放电保护电路，该锂电池组保护电路包括电池管理模块、控制单元MCU，所述MCU一输出端口与放电控制信号放大器U2的输入端口相连，另一输出端口与充电控制信号放大器U1的输入端口相连，所述放电控制信号放大器U2的输出端口与放电MOSFET的栅极相连，所述充电控制信号放大器U1的输出端口充电MOSFET的栅极相连，所述放电MOSFET及充电MOSFET的源极都接地，其中：所述电池管理模块，两端分别连接锂电池组及所述MCU，用于检测锂电池组的当前电压值；所述MCU，用于将检测到的锂电池组的当前电压值与预设安全电压值范围进行比对；所述MCU，还用于当所述当前电压值低于所述预设安全电压值范围时，释放低电平信号给放电控制信号放大器U2，所述低电平信号经放大后输出给放电MOSFET以控制放电MOSFET进入截止状态；及所述MCU，还用于当所述当前电压值高于所述预设安全电压值范围时，释放低电平信号给充电控制信号放大器U1，所述低电平信号经放大后输出给充电MOSFET以控制充电MOSFET进入截止状态。

这些现有技术一般是采用两组相互对顶的MOS管，当有电芯过充时，充电MOS管Q1关断，不允许充电；当有电芯过放时，放电MOS管Q2关断，不允许放电。MOS管的过流能力比较弱，在大电流的情况下容易损坏。

发明内容

本发明针对目前锂电池充放电保护装置中，采用MOS管做开关，当电芯过充或者过放时关断相应的MOS管，这种方式MOS管过流能力比较弱，在大电流的情况下容易损坏，提供一种大电流锂电池保护装置及电池保护方法。

本发明实现其技术目的技术方案是：一种大电流锂电池保护装置，包括控制装置，设置在电池充、放电回路上的D极相连的MOS管Q1和MOS管Q2；所述的控制装置分别与MOS管Q1和MOS管Q2的G极相连；还包括二极管D1、二极管D2和由控制装置控制的继电器K1；

二极管D1并联在MOS管Q1的D－S极之间，二极管D2并联在MOS管Q2的D－S极之间，二极管D1和二极管D2的P极分别与MOS管Q1和MOS管Q2的S极相连；

所述的继电器K1的两端分别与MOS管Q1和MOS管Q2的S极相连。

进一步的，上述的大电流锂电池保护装置中：D极相连的MOS管Q1和MOS管Q2设置在电池负极B-和电池输出负极P-之间；MOS管Q2的S极接电池负极B-，形成过放电保护开关管；MOS管Q1的S极形成电池输出负极，MOS管Q1成为过充保护开关管。

进一步的，上述的大电流锂电池保护装置中：D极相连的MOS管Q1和MOS管Q2设置在电池正极B+和电池输出正极P+之间；MOS管Q2的S极接电池正极B+，形成过充保护开关管；MOS管Q2的S极形成电池输出正极，MOS管Q2成为过放保护开关管。

本发明还提供一种根据上述的大电流锂电池保护装置的电池保护方法，充电时，如果过充，则断开充电保护开关管；放电时如果过放，则断开放电保护开关管：还包括：

在正常充、放电时控制继电器吸合；

停止充、放电时控制继电器断开。

进一步的，上的方法中：当电池充满、需要停止充电时，还包括：

步骤S101如果充电保护开关管和放电保护开关管均未导通，则控制充电保护开关管和放电保护开关管导通；

步骤S102关断继电器；

步骤S103关断充电保护开关管。

进一步的，上的方法中：当锂电池放电时包括以下步骤：

步骤S201电池通过二极管D1、放电保护开关管为负载供电；

步骤S202控制充电保护开关管导通；

步骤S203控制K1吸合。

进一步的，上的方法中：当锂电池过放，需要停止放电时，包括以下步骤：

步骤S301如果充电保护开关管和放电保护开关管均未导通，则控制充电保护开关管和放电保护开关管导通；

步骤302控制继电器关断；

步骤303关断放电保护开关管。

进一步的，上的方法中：当电池充电时，包括以下步骤：

步骤401外部充电电压加载到电池包两端，外部充电电流通过充电保护开关管和二极管D2为电池充电；

步骤402控制放电保护开关管导通，电流通过充电保护开关管和放电保护开关管为锂池充电；

步骤403控制继电器吸合。

本发明中提供了的锂电池保护装置中在充放电保护管两端并联了继电器，吸收充、放电大电流，对充、放电保护的MOS管进行保护，防止MOS管由于过流产生热量烧坏。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明大电流锂电池保护装置电路原理图。

具体实施方式

实施例1，本实施例是一种大电流锂电池保护装置，包括控制装置，控制装置在过充时控制停止充电，过放时控制停止放电，以保护锂电池，如图1所示，还包括设置在电池充、放电回路上的D极相连的MOS管Q1和MOS管Q2，二极管D1、二极管D2和由控制装置控制的继电器K1；控制装置分别与MOS管Q1和MOS管Q2的G极相连。

二极管D1并联在MOS管Q1的D－S极之间，二极管D2并联在MOS管Q2的D－S极之间，二极管D1和二极管D2的P极分别与MOS管Q1和MOS管Q2的S极相连。

继电器K1的两端分别与MOS管Q1和MOS管Q2的S极相连。

本实施例中，为了对大电流锂电池进行充、放电保护，可以将保护电路(装置)设置在电池的电池正极B+与电池输出正极P+之间，同样也可以设置在电池负极B-和电池输出负极P-之间。

根据需要一般设置在大电流锂电池的电池负极B-和电池输出负极P-之间，具体方式：D极相连的MOS管Q1和MOS管Q2设置在电池负极B-和电池输出负极P-之间；MOS管Q2的S极接电池负极B-，形成过放电保护开关管；MOS管Q1的S极形成电池输出负极，MOS管Q1成为过充保护开关管。

另外，在其它一些实施例中，可以将保护电路(装置)设置在电池的电池正极B+与电池输出正极P+之间，具体电路连接是D极相连的MOS管Q1和MOS管Q2设置在电池正极B+和电池输出正极P+之间；MOS管Q2的S极接电池正极B+，形成过充保护开关管；MOS管Q2的S极形成电池输出正极，MOS管Q2成为过放保护开关管。

本实施例的大电池锂电池保护电路的保护方法，是由控制装置执行的，包括：

1)电池串联后的正负极分别为B+和B-；

2)电池包的输出为B+和P-，B-要经过保护电路Q1、Q2和K1才能输出作为P-；

3)正常工作时，继电器K1导通(MOS管Q1、Q2可能导通，可能不导通)；

4)当锂电池充满、需要停止充电时：

1>如果Q1、Q2未导通，则控制Q1、Q2导通；

2>关断K1，此时由于Q1和Q2的导通，K1两端电压为零，可以安全断开；

3>关断Q1，此时电池包不能充电，而由于D1的存在，电池包仍能正常放电；

5)当锂电池放电时：

1>锂电池放电，电流通过D1、Q2为负载供电；

2>控制Q1导通，电流通过Q1、Q2为负载供电；

3>控制K1吸合，此时由于Q1和Q2的导通，K1两端电压为零，可以安全吸合；

4>此后，K1承担大电流持续导通，Q1、Q2可以保持导通，也可以控制其关断；

6)当锂电池过放，需要停止放电时：

1>如果Q1、Q2未导通，则控制Q1、Q2导通；

2>控制K1关断，此时由于Q1和Q2的导通，K1两端电压为零，可以安全断开；

3>关断Q2，此时电池包不能充电，而由于D2的存在，电池包仍能正常充电；

7)当电池充电时：

1>外部充电电压加载到电池包两端，电流通过Q1和D2为锂电池充电；

2>控制Q2导通，电流通过Q1和Q2为锂电池充电；

3>控制K1吸合，此时由于Q1和Q2的导通，K1两端电压为零，可以安全吸合；

4>此后，K1承担大电流持续导通，Q1、Q2可以保持导通，也可以控制其关断。

本实施例中：

在保留原有MOS管保护电路控制方法的情况下，可以大幅度扩大保护电路的通流能力和抗冲击电流的能力。

采用了低于电池额定电压的继电器，可以用很低的成本扩展通流能力和抗冲击电流能力的同时。

Claims (8)

1.一种大电流锂电池保护装置，包括控制装置，设置在电池充、放电回路上的D极相连的MOS管Q 1和MOS管Q 2；所述的控制装置分别与MOS管Q 1和MOS管Q 2的G极相连；其特征在于：还包括二极管D 1、二极管D 2和由控制装置控制的继电器K 1；

二极管D 1并联在MOS管Q 1的D－S极之间，二极管D 2并联在MOS管Q 2的D－S极之间，二极管D 1和二极管D 2的P极分别与MOS管Q 1和MOS管Q 2的S极相连；

所述的继电器K 1的两端分别与MOS管Q 1和MOS管Q 2的S极相连。

2.根据权利要求1所述的大电流锂电池保护装置，其特征在于：D极相连的MOS管Q 1和MOS管Q 2设置在电池负极B-和电池输出负极P-之间；MOS管Q2的S极接电池负极B-，形成过放电保护开关管；MOS管Q1的S极形成电池输出负极，MOS管Q1成为过充保护开关管。

3.根据权利要求1所述的大电流锂电池保护装置，其特征在于：D极相连的MOS管Q1和MOS管Q 2设置在电池正极B+和电池输出正极P+之间；MOS管Q2的S极接电池正极B+，形成过充保护开关管；MOS管Q2的S极形成电池输出正极，MOS管Q2成为过放保护开关管。

4.一种根据权利要求1所述的大电流锂电池保护装置的电池保护方法，充电时，如果过充，则断开充电保护开关管；放电时如果过放，则断开放电保护开关管：其特征在于：还包括：

在正常充、放电时控制继电器吸合；

停止充、放电时控制继电器断开。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当电池充满、需要停止充电时，还包括：

步骤S101如果充电保护开关管和放电保护开关管均未导通，则控制充电保护开关管和放电保护开关管导通；

步骤S102关断继电器；

步骤S103关断充电保护开关管。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：当锂电池放电时包括以下步骤：

步骤S201电池通过二极管D1、放电保护开关管为负载供电；

步骤S202控制充电保护开关管导通；

步骤S203控制K1吸合。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当锂电池过放，需要停止放电时，包括以下步骤：

步骤S301如果充电保护开关管和放电保护开关管均未导通，则控制充电保护开关管和放电保护开关管导通；

步骤302控制继电器关断；

步骤303关断放电保护开关管。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当电池充电时，包括以下步骤：

步骤401外部充电电压加载到电池包两端，外部充电电流通过充电保护开关管和二极管D2为电池充电；

步骤402控制放电保护开关管导通，电流通过充电保护开关管和放电保护开关管为锂池充电；

步骤403控制继电器吸合。

Images