CN203434251U

CN203434251U - 车载动力电池的保护装置及具有其的车辆

Info

Publication number: CN203434251U
Application number: CN201320453668.2U
Authority: CN
Inventors: 于海军
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2023-07-26

Abstract

本实用新型公开了一种车载动力电池的保护装置及具有其的车辆，其中车载动力电池的保护装置包括：第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管和第二MOS管串联连接；用于采样通过第一MOS管的电流的采样电路，采样电路与第一MOS管相连；驱动控制电路，驱动控制电路与采样电路、第一MOS管和第二MOS管分别相连，驱动控制电路控制第一MOS管开通和关断，并根据采样电路采样的电流控制第二MOS管以控制通过第二MOS管的电流。所述车辆包括上述车载动力电池的保护装置。本实用新型提出的装置，解决了磷酸铁锂电池满足车载应用环境的要求而需要克服的低温充电问题，从而实现了磷酸铁锂电池完全替代铅酸电池而应用于车载动力系统，绿色环保，并能有效保护电池。

Description

车载动力电池的保护装置及具有其的车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种车载动力电池的保护装置和具有该装置的车辆。

背景技术

当前车辆上，常利用铅酸电池作为整车启动电池，同时也作为储能使用。虽然使用铅酸电池较为安全，但是铅酸电池含铅，生产制造过程中会造成铅污染的问题。当前笔记本常用的一种磷酸铁锂电池，绿色环保。若将磷酸铁锂电池应用于车载，即可解决铅污染的问题。磷酸铁锂电池在零度以上的应用环境内，完全可以满足车辆使用，等同铅酸电池使用特性。但是，当车辆在严寒情况下，例如工作的环境温度达到零下20℃，甚至更低时，电池的活性大大下降，磷酸铁锂电池难以满足现有车载应用环境的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术缺陷。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种车载动力电池的保护装置，解决了磷酸铁锂电池满足车载应用环境的要求而需要克服的低温充电问题，从而实现了磷酸铁锂电池完全替代铅酸电池而应用于车载动力系统，绿色环保。

本实用新型的第二个目的在于提出一种具有上述车载动力电池的保护装置的车辆。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出的一种车载动力电池的保护装置，包括：第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管和第二MOS管串联连接；用于采样通过所述第一MOS管的电流的采样电路，所述采样电路与所述第一MOS管相连；驱动控制电路，所述驱动控制电路与所述采样电路、所述第一MOS管和第二MOS管分别相连，所述驱动控制电路控制所述第一MOS管开通和关断，并根据所述采样电路采样的电流控制所述第二MOS管以控制通过所述第二MOS管的电流。

根据本实用新型提出的车载动力电池的保护装置，通过驱动控制电路控制第一MOS管开通和关断，并根据采样电路采样的电流控制第二MOS管，以控制通过第二MOS管的电流，从而对动力电池进行有效保护。因此，本实用新型解决了磷酸铁锂电池在低温环境下的充电问题，从而使磷酸铁锂电池能够在全温度范围下，适用于车载环境，实现了磷酸铁锂电池完全替代铅酸电池而应用于车载动力系统，进而解决了铅酸电池生产过程造成的铅污染问题，绿色环保。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种车辆，该车辆包括如上所述的车载动力电池的保护装置。

根据本实用新型提出的车辆，能够在全温度范围下使用磷酸铁锂电池，实现了磷酸铁锂电池完全替代铅酸电池而应用于车载动力系统，进而解决了铅酸电池生产过程造成的铅污染问题，绿色环保。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的车载动力电池的保护装置的结构示意图；

图2为根据本实用新型一个具体实施例的车载动力电池的保护装置的电路图；以及

图3为根据本实用新型实施例的车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

当磷酸铁锂电池应用于车载，替代铅酸电池时，其应用环境要比民用电脑恶劣的多。特别是，当车辆在严寒情况下，例如工作的环境温度达到零下20℃，甚至更低时，电池的活性大大下降，而此时车载情况变得较为复杂，尤其是负载突变将导致短时间内电池大电流充放电，过大的充电电流会导电池寿命的急剧下降。

因此，在低温下，因电池特性的制约，对充电电流有着严格的要求，只能允许较小充电电流，过大的充电电流会导致电池寿命衰减。而现有技术不能对低温下电池的充电电流进行有效控制，从而不能对电池进行有效的充电保护，从而导致现有的对磷酸铁锂电池的控制并不能满足车载环境需求，也就是低温环境下的充电问题，致使磷酸铁锂电池不能完全替代铅酸电池。

本实用新型正是基于上述问题而提出的一种车载动力电池的保护装置，能够解决磷酸铁锂电池满足车载应用环境的要求而需要克服的低温充电问题，从而实现磷酸铁锂电池完全替代铅酸电池而应用于车载动力系统，绿色环保。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的车载动力电池的保护装置及车辆。

图1为根据本实用新型实施例的车载动力电池的保护装置的结构示意图。如图1所示，该车载动力电池的保护装置包括第一MOS管10、第二MOS管20、采样电路30和驱动控制电路40。其中，第一MOS管10和第二MOS管20串联连接，采样电路30与第一MOS管10相连，采样电路30用于采样通过第一MOS管10的电流。驱动控制电路40与采样电路30、第一MOS管10和第二MOS管20分别相连，驱动控制电路40控制第一MOS管10开通和关断，并根据采样电路30采样的电流控制第二MOS管20，以控制通过第二MOS管20的电流，从而实现对动力电池的有效保护。

在本实用新型的一个实施例中，驱动控制电路40的一个输出端A输出的可以为开关型驱动信号，以驱动第一MOS管10可以工作在开关状态。驱动控制电路40的另一个输出端B输出的可以为模拟型驱动信号，即其输出的驱动电压连续变化，以使第二MOS管20可以工作在放大区。

如图1所示，当动力电池50处于放电条件下时，电流经过第一MOS管10、第二MOS管20或者其本体寄生的二极管，从而形成放电回路。当系统能量回馈动力电池50，对动力电池50进行充电时，第二MOS管20本体寄生的二极管截止，电流经过第二MOS管20，第一MOS管10，对动力电池50进行充电。此时，第一MOS管10完全导通，第二MOS管20处于放大状态，充电回路内流过的电流大小取决于第二MOS管20的栅极G的电压，即由驱动控制电路40的另一个输出端B输出的模拟型驱动信号控制。驱动控制电路40可根据采样电路30采样的电流动态调整另一个输出端B输出的模拟型驱动信号，也可根据预先设定的标定值进行输出，从而实现控制充电回路内流过的电流大小。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，采样电路30可以为采样电阻R1。其中，采样电阻R1的一端与第一MOS管10的源极S和地分别相连，采样电阻R1的另一端与第二MOS管20的源极S和驱动控制电路40相连，第一MOS管10的栅极G和第二MOS管20的栅极G均与驱动控制电路40相连，第一MOS管10的漏极D与动力电池50的正极相连，动力电池50的负极和第二MOS管20的漏极D作为输出端。需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，采样电路30还可以是霍尔元件、电流互感器等，其实现原理相同，这里就不再一一赘述。

如图2所示，驱动控制电路40进一步包括控制器401、数字模拟转换器402以及运算放大器403。其中，控制器401的第一控制输出端A与第一MOS管10的栅极G相连。数字模拟转换器402与控制器401的第二控制输出端B相连。运算放大器403的同相输入端“+”与数字模拟转换器402相连，运算放大器403的反相输入端“-”与采样电阻R1的另一端相连，运算放大器403的输出端与第二MOS管20的栅极G相连。

在本实用新型的一个具体示例中，如图2所示，控制器401可以为MCU（Micro Control Unit，微控制单元），并且MCU的I/O（Input/Output，输入/输出）口例如第一输出端直接输出高低信号以驱动第一MOS管10工作在开关状态。一般情况下，车载动力系统开始工作后，第一MOS管10就处于完全导通状态。采样电路30例如采样电阻R1、控制器401例如MCU、数字模拟转换器402以及运算放大器403构成了充放电智能控制回路。当动力电池50充电时，根据动力电池50的充电特性，MCU控制数字模拟转换器402的输出电压，并根据采样电路采样的电流，控制通过第二MOS管20的电流，即控制充电电流的大小。其中，充电电流可由I=V/R计算得到，其中V为数字模拟转换器402的输出电压，R为采样电阻R1的阻值。当动力电池50放电时，电流经电池50的正极、第一MOS管10，采样电阻R1、第二MOS管20流向负载电路。此时，采样电阻R1与运算放大器403反相输入端“-”相连点的电位为负值，所以运算法放大器403输出高电平，第二MOS管20处于完全导通状态。

在本实用新型的实施例中，通过驱动控制电路40对第二MOS管20的驱动电压的控制，以控制通过第二MOS管20的电流大小，从而实现了充电电流的控制。

在本实用新型的一个实施例中，动力电池50可以为磷酸铁锂电池。在低温环境下，充电电流可以设定为该温度下小于电池允许的最大充电电流，从而有效的保护动力电池，延长电池寿命。

图3为根据本实用新型实施例的车辆的结构示意图。如图3所示，该车辆301包括如上所述的车载动力电池的保护装置302。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种车载动力电池的保护装置，其特征在于，包括：

第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管和第二MOS管串联连接；

用于采样通过所述第一MOS管的电流的采样电路，所述采样电路与所述第一MOS管相连；

驱动控制电路，所述驱动控制电路与所述采样电路、所述第一MOS管和第二MOS管分别相连，所述驱动控制电路控制所述第一MOS管开通和关断，并根据所述采样电路采样的电流控制所述第二MOS管以控制通过所述第二MOS管的电流。

2.如权利要求1所述的车载动力电池的保护装置，其特征在于，所述采样电路为采样电阻。

3.如权利要求2所述的车载动力电池的保护装置，其特征在于，所述采样电阻的一端与所述第一MOS管的源极和地分别相连，所述采样电阻的另一端与所述第二MOS管的源极和所述驱动控制电路相连，所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极均与所述驱动控制电路相连，所述第一MOS管的漏极与动力电池的正极相连，所述动力电池的负极和所述第二MOS管的漏极作为输出端。

4.如权利要求3所述的车载动力电池的保护装置，其特征在于，所述驱动控制电路进一步包括：

控制器，所述控制器的第一控制输出端与所述第一MOS管的栅极相连；

数字模拟转换器，所述数字模拟转换器与所述控制器的第二控制输出端相连；

运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述数字模拟转换器相连，所述运算放大器的反相输入端与所述采样电阻的另一端相连，所述运算放大器的输出端与所述第二MOS管的栅极相连。

5.如权利要求1所述的车载动力电池的保护装置，其特征在于，动力电池为磷酸铁锂电池。

6.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的车载动力电池的保护装置。