CN202004106U - 一种具有应急启动功能的锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有应急启动功能的锂离子电池，属于电池能源领域。该锂离子电池保护装置在传统保护装置的基础上在正极连接端与放电保护MOSFET组的源极之间增设了一个控制开关，该控制开关在对锂离子电池过放电保护后仍能控制打开放电保护MOSFET组，以保证在紧急情况下对锂离子电池能源的需求。

Description

一种具有应急启动功能的锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池，特别是一种具有应急启动功能的锂离子电池。

背景技术

随着电池产业的发展，传统的铅酸电池由于其容易造成环境污染并且能量密度较低的缺点，而逐渐被锂离子电池替代。现在人们生活中常采用锂离子电池作为驱动各装置的能源，但是锂离子电池的电芯都具备各自的正常工作电压范围，如果电芯的实际工作电压不在其正常工作电压范围之内，则会引起锂离子电池化学特性发生变化，从而严重降低了锂离子电池使用的安全性和其使用寿命。

由此，人们研发出了保证锂离子电池在正常工作电压范围内工作，具有过充电、过放电、过电流和短路保护功能的锂离子电池保护电路。但是美中不足的是，一旦锂离子电池的其中一个电芯的最低电压值低于过放电保护电压值，锂离子电池保护装置就会停止锂离子电池的放电，使得依赖于其的设备（诸如作为汽车启动电池的锂离子电池）无法启动，此时必须将锂离子电池取下来充电后方能使用。

然而，对于无法找到充电设备的紧急情况（诸如驾驶汽车到野外露营），会给使用者造成不必要的麻烦。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在对锂离子电池过放电保护后也能在紧急情况下实现锂离子电池放电的锂离子电池。

本实用新型的技术方案如下：该具有应急启动功能的锂离子电池包含电芯（1）和电池保护电路，其中所述电池保护电路包含分别与电芯（1）相连接的最高电压检测端（BH）、中间电压检测端（BM）、最低电压检测端（BL），用于分别检测所述电芯的最高电压值、中间电压值和最低电压值，正极输出端（P+）、负极输出端（P-）和负极连接端（B-），以及分别与正极输出端（P+）和电芯（1）相连接的正极连接端（B+）用于输出锂离子电池的电压；并且内设有充电保护MOSFET组（3）、放电保护MOSFET组（4）和一组并联电阻（RS）；以及电池保护芯片（2），所述电池保护芯片（2）包含第一输入端（VC1）、第二输入端（VC2）、第三输入端（VC3）、第四输入端（VC4）、过充电保护端（COP）和过放电保护端（DOP）；

其中负极连接端（B-）与并联电阻（RS）的一端相连接，并联电阻（RS）的另一端与放电保护MOSFET组（4）的源极相连接，放电保护MOSFET组（4）的漏极与充电保护MOSFET组（3）的漏极相连接，并且充电保护MOSFET组（3）的源极与所述负极输出端（P-）相连接；

第一输入端（VC1）与正极连接端（B+）相连接；

第二输入端（VC2）与最高电压检测端（BH）相连接，用于接收最高电压值；

第三输入端（VC3）与中间电压检测端（BM）相连接，用于接收中间电压值；

第四输入端（VC4）与最低电压检测端（BL）相连接，用于接收最低电压值；

过充电保护端（COP）与充电保护MOSFET组（3）的栅极相连接，用于控制关闭充电保护MOSFET组（3）；

过放电保护端（DOP）与放电保护MOSFET组（4）的栅极相连接，用于控制关闭放电保护MOSFET组（4）；

其还包含设置于正极连接端（B+）与放电保护MOSFET组（4）的源极之间的控制开关，用于控制打开放电保护MOSFET组（4）。

根据本实用新型的一个实施例，该控制开关选用按钮开关。

根据本实用新型的另一个实施例，该电池保护芯片选用S-8204型芯片。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、在正极连接端与过放电MOSFET组之间增设有一个控制开关，通过该控制开关在对锂离子电池过放电保护后仍能控制打开放电保护MOSFET组，以保证在紧急情况下对锂离子电池能源的需求。

附图说明

图1是现有锂离子电池的电路连接示意图；

图2是根据本实用新型的一个实施例，该具有应急启动功能的锂离子电池的电路连接示意图；

图3是根据本实用新型的另一个实施例，该具有应急启动功能的锂离子电池的电路连接图。

图中标记：1为电芯，2为电池保护芯片，3为充电保护MOSFET组，4为放电保护MOSFET组，B+为正极连接端，BH为最高电压检测端，BM为中间电压检测端，BL为最低电压检测端，B-为负极连接端，VC1为第一输入端，VC2为第二输入端，VC3为第三输入端，VC4为第四输入端，COP为过充电保护端，DOP为过放电保护端，RS为并联电阻。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现有以锂离子电池作为启动能源的设备多设置有锂离子电池保护电路，用于对锂离子电池提供过充电、过放电、过流和短路等保护。如图1所述，现有具有保护功能的锂离子电池含有电芯1和电池保护电路。电池保护电路包含分别与电芯1相连接的最高电压检测端BH、中间电压检测端BM、最低电压检测端BL，用于分别检测电芯的最高电压值、中间电压值和最低电压值，正极输出端P+、负极输出端P-和负极连接端B-，以及分别与电芯1和正极输出端P+相连接的正极连接端B+；充电保护MOSFET组3、放电保护MOSFET组4和一组并联电阻RS；内设有电池保护芯片2，所述电池保护芯片2包含第一输入端VC1、第二输入端VC2、第三输入端VC3、第四输入端VC4、过充电保护端COP和过放电保护端DOP。

其中，负极连接端B-与并联电阻RS的一端相连接，并联电阻RS的另一端与放电保护MOSFET组4的源极相连接，放电保护MOSFET组4的漏极与充电保护MOSFET组3的漏极相连接，并且充电保护MOSFET组3的源极与负极输出端P-相连接；

第一输入端VC1与正极连接端B+相连接；

第二输入端VC2与最高电压检测端BH相连接，用于接收从最高电压检测端BH传送来的电芯最高电压值；

第三输入端VC3与中间电压检测端BM相连接，用于接收从中间电压检测端BM传送来的电芯中间电压值；

第四输入端VC2与最低电压检测端BL相连接，用于接收从最低电压检测端BL传送来的电芯最低电压值；

过充电保护端COP与充电保护MOSFET组3的源极相连接，用于控制关闭充电保护MOSFET组3；

过放电保护端DOP与放电保护MOSFET组4的源极相连接，用于控制关闭放电保护MOSFET组4。应注意的是，充电保护MOSFET组和放电保护MOSFET组中MOSFET的个数根据锂离子电池使用领域的不同而不同，诸如在汽车领域的使用中，通常采用三个并联的MOSFET。

通常情况下，锂离子电池主要由多个电芯构成，各电芯都具有相同的正常工作电压范围、过充电保护电压值、过放电保护电压值和过流保护电压值，其中如果电芯的工作电压不在其正常工作电压范围之内，则会引起电池化学特性发生变化，可能出现不安全的因素或者降低其使用寿命。该保护装置的过充电保护过程包含：由该锂离子电池保护装置的最高电压检测端BL检测到的最高电压值传输至电池保护芯片的第二输入端VC2，如果该最高电压值大于过充电保护电压值，则由电池保护芯片的过充电保护端COP控制将充电保护MOSFET组关闭，使得电芯的电压不再上升。该保护装置的过放电保护过程包含：由该保护装置的最低电压检测端BL检测到的最低电压值传输至电池保护芯片的第四输入端VC4，如果该最低电压值小于过放电保护电压值，则由电池保护芯片的过放电保护端DOP控制将放电保护MOSFET组关闭，使得电芯的电压不再下降。对于该保护装置的过电流和短路保护过程包含：当外部电流过大或者放电锂离子电池的正负极直接短路时，并联电阻RS检测到一个压降，如果该压降大于某设定值，则能控制放电保护MOSFET组关闭，以免电芯受到电流的冲击而产生安全问题。

具体地，对于由4只3.0V磷酸铁锂电芯并联组成的12V锂离子电池，每只电芯的工作电压都在2.0～3.65V之间，其等过充电保护电压值为3.8V，过放电保护电压值为2.0V。保护装置的最高电压检测端BH和最低电压检测端BL分别检测到锂离子电池所有电芯具有的最高电压值和最低电压值，并且将此最高电压值和最低电压值传输给电池保护芯片中分别与最高电压检测端BH和最低电压检测端BL相连接的第二输入端VC2和第四输入端VC4，如果检测到的最高电压值大于3.8V，则由电池保护芯片的过充电保护端COP控制将该充电保护MOSFET组关闭，停止对锂离子电池充电；如果检测到的最低电压值小于2.0V，则由电池保护芯片的过放电保护端DOP控制将该放电保护MOSFET组关闭，停止锂离子电池放电。

上述锂离子电池保护装置虽然具有过充电、过放电、过流和短路保护功能，但是在锂离子电池放电过程中，如果由最低电压检测端检测到的最低电压值小于过放电保护电压值，则锂离子电池会停止放电，从而使得以其为启动能源的装置（诸如汽车）不能启动。此时必须将锂离子电池取下来充电才能再次使用。然而，对于无法找到充电设备的紧急情况（诸如驾驶汽车到野外露营）下，会对汽车使用者造成不必要的麻烦。

根据本实用新型的一个实施例，该锂离子电池保护装置的电路连接示意图如图2所示，增加了一个控制开关SW，该控制开关SW的一端与正极连接端B+相连接，另一端与放电保护MOSFET组的源极相连接。当出现紧急情况，需要对锂离子电池紧急放电时，按下控制开关SW，强制打开放电保护MOSFET组中的各MOSFET，使得锂离子电池有输出电压来启动依赖于其的装置。在汽车启动后再将控制开关复位。

根据本实用新型的另一个实施例，该锂离子电池保护装置的电路连接图如图3所示，其中电池保护芯片选用S-8204型芯片，控制开关选用按钮开关。应注意的是，该锂离子电池保护装置适用于汽车的启动，所以在充电保护MOSFET组（3）放电保护MOSFET组（4）中含有三个MOSFET。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有应急启动功能的锂离子电池，其包含电芯（1）和电池保护电路，其中所述电池保护电路包含分别与所述电芯（1）相连接的最高电压检测端（BH）、中间电压检测端（BM）、最低电压检测端（BL），用于分别检测所述电芯的最高电压值、中间电压值和最低电压值，正极输出端（P+）、负极输出端（P-）和负极连接端（B-），以及分别与所述正极输出端（P+）和所述电芯（1）相连接的正极连接端（B+）用于输出锂离子电池的电压；

并且内设有充电保护MOSFET组（3）、放电保护MOSFET组（4）和一组并联电阻（RS）；

以及电池保护芯片（2），所述电池保护芯片（2）包含第一输入端（VC1）、第二输入端（VC2）、第三输入端（VC3）、第四输入端（VC4）、过充电保护端（COP）和过放电保护端（DOP）；

其中所述负极连接端（B-）与所述并联电阻（RS）的一端相连接，所述并联电阻（RS）的另一端与所述放电保护MOSFET组（4）的源极相连接，所述放电保护MOSFET组（4）的漏极与所述充电保护MOSFET组（3）的漏极相连接，并且所述充电保护MOSFET组（3）的源极与所述负极输出端（P-）相连接；

所述第一输入端（VC1）与所述正极连接端（B+）相连接；

所述第二输入端（VC2）与所述最高电压检测端（BH）相连接，用于接收所述最高电压值；

所述第三输入端（VC3）与所述中间电压检测端（BM）相连接，用于接收所述中间电压值；

所述第四输入端（VC4）与所述最低电压检测端（BL）相连接，用于接收所述最低电压值；

所述过充电保护端（COP）与所述充电保护MOSFET组（3）的栅极相连接，用于控制关闭所述充电保护MOSFET组（3）；

所述过放电保护端（DOP）与所述放电保护MOSFET组（4）的栅极相连接，用于控制关闭所述放电保护MOSFET组（4）；

其特征在于：还包含控制开关，其中所述控制开关设置于所述正极连接端（B+）与所述放电保护MOSFET组（4）的源极之间，用于控制打开所述放电保护MOSFET组（4）。

2.如权利要求1所述的具有应急启动功能的锂离子电池，其特征在于：所述控制开关选用按钮开关。

3.如权利要求1所述的具有应急启动功能的锂离子电池，其特征在于：所述电池保护芯片选用S-8204型芯片。

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