CN116365665A - 一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法 - Google Patents

一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法。所述锂电池供电控制保护电路包括供电保护控制装置和电池信号采集装置；所述供电保护控制装置的供电控制信号输出端与锂电池的供电控制信号输入端相连；所述供电保护控制装置的电池信号输入端与所述电池信号采集装置的采集信号输出端相连；所述电池信号采集装置的采集信号输入端分别与所述锂电池的电流采集信号输出端和电压采集信号输出端相连。

Description

一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法
技术领域
本发明提出了一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法，属于锂电池保护控制技术领域。
背景技术
电池的性能稳定可靠，可以长时间稳定供电，并且电池结构简单，充放电操作简便易行，被广泛地应用于各种便携式终端设备中，如手机、平板电脑、相机以及笔记本电脑等等。在放电的过程中，电池的输出电压会逐渐减小，当电池的输出电压小于一定阈值时会造成电池的损坏，甚至发生爆炸起火等安全问题。为了保证电池的使用安全以及寿命，电池在实际应用中通常会连接充放电保护电路，充放电保护电路通常具有欠电压保护(过放电保护)功能，在电池的输出电压小于设定的欠电压保护阈值时，断开电池的放电回路。
发明内容
本发明提供了一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法，用以解决现有技术中充放电的过放保护电压阈值设置不合理导致电池寿命和性能均不佳的问题，所采取的技术方案如下：
一种锂电池供电控制保护电路，所述锂电池供电控制保护电路包括供电保护控制装置和电池信号采集装置；所述供电保护控制装置的供电控制信号输出端与锂电池的供电控制信号输入端相连；所述供电保护控制装置的电池信号输入端与所述电池信号采集装置的采集信号输出端相连；所述电池信号采集装置的采集信号输入端分别与所述锂电池的电流采集信号输出端和电压采集信号输出端相连。
进一步地，所述供电保护控制装置包括供保护电路模块和保护电路控制器；所述保护电路控制器的电路运行控制信号输出端与所述供保护电路模块的电路运行控制信号输出端相连；所述供保护电路模块的供电控制信号输出端即为所述供电保护控制装置的供电控制信号输出端；所述保护电路控制器的电池信号输入端即为所述供电保护控制装置的供电池信号输入端。
进一步地，所述电池信号采集装置包括电流采集模块、电压采集模块和温度传感器；其中，所述电流采集模块的电流采集信号输入端与所述锂电池的电流采集信号输出端相连；所述电压采集模块的电压采集信号输入端与所述锂电池的电压采集信号输出端相连；所述温度传感器用于采集电池外部环境温度，并且，所述温度传感器的信号输出端与所述供电保护控制装置的保护电路控制器的温度信号输入端相连。
一种锂电池供电控制保护电路的控制保护方法，所述控制保护方法包括：
通过所述供电保护控制装置的供保护电路模块实时监测放电控制端口的控制状态判断当前电池的供电状态，获取所述电池的供电检测结果，并将所述电池的供电检测结果发送至所述供电保护控制装置的保护电路控制器；
通过温度传感器实时采集锂电池环境中的温度数据，并将所述温度数据发送至保护电路控制器；
所述保护电路控制器根据当前锂电池的供电状态、充放电循环次数和温度数据调整电池的过放保护电压。
进一步地，所述保护电路控制器根据当前锂电池的供电状态、充放电循环次数和温度数据调整电池的过放保护电压，包括：
当所述锂电池处于供电状态时，所述保护电路控制器获取当前电池的供电循环次数；
将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数未超过所述循环次数阈值时，则按照第一过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数超过所述循环次数阈值，但未超过电池老化的设定循环次数时，则按照第二过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数超过电池老化的设定循环次数时，则按照第三过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
进一步地，所述第一过放保护电压调节模式如下：
当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第一过放保护电压调节模型获取第一过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第一过放保护电压值；
当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第二过放保护电压调节模型获取第二过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第二过放保护电压值。
进一步地，所述第二过放保护电压调节模式如下：
当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第三过放保护电压调节模型获取第三过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第三过放保护电压值；
当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第四过放保护电压调节模型获取第四过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第四过放保护电压值。
进一步地，所述第三过放保护电压调节模式如下：
当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第五过放保护电压调节模型获取第五过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第五过放保护电压值；
当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第六过放保护电压调节模型获取第六过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第六过放保护电压值。
本发明有益效果：
本发明提出的一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法通过根据充放电循环次数与循环次数阈值和设定循环次数之间的比较关系进行不同模式的放电设置，并且结合不同模式下的过放保护电压的设置，能够有效提高电池在不同阶段的电池电量利用率，同时能够有效提高电池使用寿命。同时，本发明提出的一种锂电池供电控制保护电路及控制保护方法结合电池所处的环境温度对电池的过放保护电压进行设置，能够保证电池在不同温度特征环境中，均能够最大程度释放电量，提高锂电池的放电效率。
附图说明
图1为本发明所述锂电池供电控制保护电路的结构示意图一；
图2为本发明所述锂电池供电控制保护电路的结构示意图二；
图3为本发明所述锂电池供电控制保护方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提出了一种锂电池供电控制保护电路，如图1和图2所示，所述锂电池供电控制保护电路包括供电保护控制装置和电池信号采集装置；所述供电保护控制装置的供电控制信号输出端与锂电池的供电控制信号输入端相连；所述供电保护控制装置的电池信号输入端与所述电池信号采集装置的采集信号输出端相连；所述电池信号采集装置的采集信号输入端分别与所述锂电池的电流采集信号输出端和电压采集信号输出端相连。
其中，所述供电保护控制装置包括供保护电路模块和保护电路控制器；所述保护电路控制器的电路运行控制信号输出端与所述供保护电路模块的电路运行控制信号输出端相连；所述供保护电路模块的供电控制信号输出端即为所述供电保护控制装置的供电控制信号输出端；所述保护电路控制器的电池信号输入端即为所述供电保护控制装置的供电池信号输入端。
所述电池信号采集装置包括电流采集模块、电压采集模块和温度传感器；其中，所述电流采集模块的电流采集信号输入端与所述锂电池的电流采集信号输出端相连；所述电压采集模块的电压采集信号输入端与所述锂电池的电压采集信号输出端相连；所述温度传感器用于采集电池外部环境温度，并且，所述温度传感器的信号输出端与所述供电保护控制装置的保护电路控制器的温度信号输入端相连。
上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种锂电池供电控制保护电路通过根据充放电循环次数与循环次数阈值和设定循环次数之间的比较关系进行不同模式的放电设置，并且结合不同模式下的过放保护电压的设置，能够有效提高电池在不同阶段的电池电量利用率，同时能够有效提高电池使用寿命。同时，本发明提出的一种锂电池供电控制保护电路结合电池所处的环境温度对电池的过放保护电压进行设置，能够保证电池在不同温度特征环境中，均能够最大程度释放电量，提高锂电池的放电效率。
本发明实施例提出了一种锂电池供电控制保护电路的控制保护方法，如图3所示，所述控制保护方法包括：
S1、通过所述供电保护控制装置的供保护电路模块实时监测放电控制端口的控制状态判断当前电池的供电状态，获取所述电池的供电检测结果，并将所述电池的供电检测结果发送至所述供电保护控制装置的保护电路控制器；
S2、通过温度传感器实时采集锂电池环境中的温度数据，并将所述温度数据发送至保护电路控制器；
S3、所述保护电路控制器根据当前锂电池的供电状态、充放电循环次数和温度数据调整电池的过放保护电压。
具体的，所述保护电路控制器根据当前锂电池的供电状态、充放电循环次数和温度数据调整电池的过放保护电压，包括：
S301、当所述锂电池处于供电状态时，所述保护电路控制器获取当前电池的供电循环次数；
S302、将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数未超过所述循环次数阈值时，则按照第一过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
S303、将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数超过所述循环次数阈值，但未超过电池老化的设定循环次数时，则按照第二过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
S304、将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数超过电池老化的设定循环次数时，则按照第三过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
具体的，所述第一过放保护电压调节模式如下：
步骤1A、当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第一过放保护电压调节模型获取第一过放保护电压值；
步骤2A、所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第一过放保护电压值；
步骤3A、当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第二过放保护电压调节模型获取第二过放保护电压值；
步骤4A、所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第二过放保护电压值。
其中，所述第一过放保护电压调节模型和第二过放保护电压调节模型如下：
Figure BDA0004190118890000051
Figure BDA0004190118890000052
Figure BDA0004190118890000053
Figure BDA0004190118890000054
其中，V01和V02分别表示第一过放保护电压调节和第二过放保护电压调节；R01表示循环次数阈值；R表示充放电循环次数的实际值；V0表示预设的标定过放保护电压；Te表示温度阈值；T0表示电池的实际温度数据。
具体的，所述第二过放保护电压调节模式如下：
步骤1B、当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第三过放保护电压调节模型获取第三过放保护电压值；
步骤2B、所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第三过放保护电压值；
步骤3B、当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第四过放保护电压调节模型获取第四过放保护电压值；
步骤4B、所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第四过放保护电压值。
其中，所述第三过放保护电压调节模型和第四过放保护电压调节模型如下：
Figure BDA0004190118890000055
Figure BDA0004190118890000056
Figure BDA0004190118890000061
Figure BDA0004190118890000062
其中，V03和V04分别表示第三过放保护电压调节和第四过放保护电压调节；R02表示电池老化的设定循环次数。
具体的，所述第三过放保护电压调节模式如下：
步骤1C、当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第五过放保护电压调节模型获取第五过放保护电压值；
步骤2C、所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第五过放保护电压值；
步骤3C、当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第六过放保护电压调节模型获取第六过放保护电压值；
步骤4C、所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第六过放保护电压值。
其中，所述第三过放保护电压调节模型和第四过放保护电压调节模型如下：
Figure BDA0004190118890000063
Figure BDA0004190118890000064
其中，V05和V06分别表示第五过放保护电压调节和第六过放保护电压调节。
上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种锂电池供电控制保护电路的控制保护方法通过根据充放电循环次数与循环次数阈值和设定循环次数之间的比较关系进行不同模式的放电设置，并且结合不同模式下的过放保护电压的设置，能够有效提高电池在不同阶段的电池电量利用率，同时能够有效提高电池使用寿命。同时，本实施例提出的一种锂电池供电控制保护电路的控制保护方法结合电池所处的环境温度对电池的过放保护电压进行设置，能够保证电池在不同温度特征环境中，均能够最大程度释放电量，提高锂电池的放电效率。
另一方面，通过上述各个模型结合实际的电池温度参数和循环实际次数进行各模式下的过放保护电压的设置，能够进一步提高过放保护电压设置于电池实际情况之间的匹配性和过放保护电压的设置合理性，防止过放保护电压设置与电池实际情况不匹配导致电池利用率降低，或电池运行安全性能降低的问题发生。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种锂电池供电控制保护电路，其特征在于，所述锂电池供电控制保护电路包括供电保护控制装置和电池信号采集装置；所述供电保护控制装置的供电控制信号输出端与锂电池的供电控制信号输入端相连；所述供电保护控制装置的电池信号输入端与所述电池信号采集装置的采集信号输出端相连；所述电池信号采集装置的采集信号输入端分别与所述锂电池的电流采集信号输出端和电压采集信号输出端相连。
2.根据权利要求1所述锂电池供电控制保护电路，其特征在于，所述供电保护控制装置包括供保护电路模块和保护电路控制器；所述保护电路控制器的电路运行控制信号输出端与所述供保护电路模块的电路运行控制信号输出端相连；所述供保护电路模块的供电控制信号输出端即为所述供电保护控制装置的供电控制信号输出端；所述保护电路控制器的电池信号输入端即为所述供电保护控制装置的供电池信号输入端。
3.根据权利要求1所述锂电池供电控制保护电路，其特征在于，所述电池信号采集装置包括电流采集模块、电压采集模块和温度传感器；其中，所述电流采集模块的电流采集信号输入端与所述锂电池的电流采集信号输出端相连；所述电压采集模块的电压采集信号输入端与所述锂电池的电压采集信号输出端相连；所述温度传感器用于采集电池外部环境温度，并且，所述温度传感器的信号输出端与所述供电保护控制装置的保护电路控制器的温度信号输入端相连。
4.一种锂电池供电控制保护电路的控制保护方法，其特征在于，所述控制保护方法包括：
通过所述供电保护控制装置的供保护电路模块实时监测放电控制端口的控制状态判断当前电池的供电状态，获取所述电池的供电检测结果，并将所述电池的供电检测结果发送至所述供电保护控制装置的保护电路控制器；
通过温度传感器实时采集锂电池环境中的温度数据，并将所述温度数据发送至保护电路控制器；
所述保护电路控制器根据当前锂电池的供电状态、充放电循环次数和温度数据调整电池的过放保护电压。
5.根据权利要求4所述控制保护方法，其特征在于，所述保护电路控制器根据当前锂电池的供电状态、充放电循环次数和温度数据调整电池的过放保护电压，包括：
当所述锂电池处于供电状态时，所述保护电路控制器获取当前电池的供电循环次数；
将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数未超过所述循环次数阈值时，则按照第一过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数超过所述循环次数阈值，但未超过电池老化的设定循环次数时，则按照第二过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节；
将所述供电循环次数与所述循环次数阈值进行比较，当所述供电循环次数超过电池老化的设定循环次数时，则按照第三过放保护电压调节模式进行过放保护电压调节。
6.根据权利要求4所述控制保护方法，其特征在于，所述第一过放保护电压调节模式如下：
当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第一过放保护电压调节模型获取第一过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第一过放保护电压值；
当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第二过放保护电压调节模型获取第二过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第二过放保护电压值。
7.根据权利要求4所述控制保护方法，其特征在于，所述第二过放保护电压调节模式如下：
当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第三过放保护电压调节模型获取第三过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第三过放保护电压值；
当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第四过放保护电压调节模型获取第四过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第四过放保护电压值。
8.根据权利要求4所述控制保护方法，其特征在于，所述第三过放保护电压调节模式如下：
当所述温度数据超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第五过放保护电压调节模型获取第五过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第五过放保护电压值；
当所述温度数据未超过预设的温度阈值时，根据所述充放电循环次数的实际值结合第六过放保护电压调节模型获取第六过放保护电压值；
所述保护电路控制器将过放保护电压值调整为所述第六过放保护电压值。
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