帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池保護(hù)電路領(lǐng)域，涉及一種具有過充、過放、過流、短路保護(hù)功能，特別是保護(hù)后具有充、放電續(xù)流功能的單體鋰電池保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的單體鋰電池保護(hù)電路對單體鋰電芯(鋰電芯一一沒有加裝保護(hù)裝置的鋰或鋰離子蓄電池)具有過充、過放、過流、短路保護(hù)功能，由其與單體鋰電芯配置而成的單體鋰電池(鋰電池一一鋰電芯加裝保護(hù)板后的單體鋰或鋰離子蓄電池)在使用中不會因為鋰電芯的過充或過放而損壞，也保證了鋰電池過電流及短路情況出現(xiàn)時，不會使鋰電芯過熱和起火。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池保護(hù)電路種類繁多，即有由保護(hù)監(jiān)控芯片IC與外圍原件搭建起來的鋰電池保護(hù)電路，又有高度集成的單片鋰電池保護(hù)集成電路，但鋰電池保護(hù)電路裝置及外引連接端的作用均可概括為:通過正、負(fù)輸入端B+、B-分別連接鋰電芯的正、負(fù)極，對鋰電芯的電壓和電流進(jìn)行監(jiān)控，外部充電器的正、負(fù)輸出端或負(fù)載的正、負(fù)輸入端與保護(hù)電路單元的正、負(fù)輸出端P+、P-連接，通過保護(hù)電路裝置對鋰電芯充電或鋰電芯向負(fù)載放電。保護(hù)電路裝置內(nèi)都設(shè)有監(jiān)測控制電路和電子開關(guān)，在監(jiān)測到幾種內(nèi)部設(shè)定的閥值狀態(tài)出現(xiàn)時，控制電路的充、放控制端由高電平轉(zhuǎn)為低電平并控制保護(hù)電路內(nèi)的電子開關(guān)切斷外電路對鋰電芯的充、放電通道，保護(hù)鋰電芯不會因為過充電，過放電，過電流以及短路等情況而損壞。
[0004]上述電路中的充電控制端OC也可以作為其他電路的控制端。
[0005]現(xiàn)有保護(hù)電路裝置的功能及幾種工作模式均可按如下所述概括:
[0006]鋰電池正常工作模式:如果鋰電芯電壓低于過充保護(hù)電壓閥值，高于過放保護(hù)電壓閥值，經(jīng)過的電流小于過流保護(hù)閥值，此時充電控制端OC處于高電平，保護(hù)電路裝置內(nèi)的電子開關(guān)處于閉合導(dǎo)通狀態(tài)，鋰電芯通過保護(hù)電路與外電路之間的充電或放電都將自由轉(zhuǎn)換。
[0007]過充保護(hù)模式:在充電過程中，當(dāng)鋰電芯電壓高于過充保護(hù)電壓閥值，保護(hù)電路裝置的充電控制端OC翻轉(zhuǎn)為低電平，同時保護(hù)電路斷開電路內(nèi)的電子開關(guān)，切斷外電路對鋰電芯的充電通道，并保持保護(hù)電路的輸出端P+、P-之間沿充電方向呈高阻相當(dāng)于斷開狀
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[0008]過放電流及短路保護(hù)模式:鋰電池工作狀態(tài)下，當(dāng)放電電流等于或高于保護(hù)電路設(shè)定的的閥值，或放電回路出現(xiàn)短路，引起異常大的電流時，保護(hù)電路斷開電路內(nèi)的電子開關(guān)，切斷鋰電芯的放電通道，鋰電芯停止放電。直到負(fù)載斷開，保護(hù)電路才恢復(fù)到正常模式狀態(tài)。
[0009]由以上所述現(xiàn)有保護(hù)電路裝置只有對鋰電芯的保護(hù)功能，由其與單體鋰電芯配置而成的單體鋰電池也只適合單節(jié)使用。如果將其直接多節(jié)串聯(lián)使用，由于各單體鋰電池在性能指標(biāo)上不可能完全一致，在使用過程中各個單體鋰電池間的容量、自放電、壽命衰減的不一致，日積月累，各節(jié)電池會出現(xiàn)越來越大的電壓偏差和實時存電量偏差，串聯(lián)電池組內(nèi)任何一個單體電池的充、放電保護(hù)都會使整個串聯(lián)電池組的充、放回路切斷，以致在充、放電時會使電池組內(nèi)其他單體電池越來越多地充不滿或放不完，各個單體鋰電池容量潛能越來越不能充分發(fā)揮。而另配置有均衡充、放電管理裝置的鋰電池組均需要節(jié)間抽頭才能進(jìn)行監(jiān)測及進(jìn)行均衡充、放電管理。這就使生產(chǎn)成本及開發(fā)成本提高，尤其是相對于配置有鋰電池組的產(chǎn)品來說，無論是技術(shù)人員對產(chǎn)品的維護(hù)還是普通使用者對該產(chǎn)品的維護(hù)都很困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是:
[0011]提供一種不但具有過充、過放、過流、短路保護(hù)功能，而且在保護(hù)狀態(tài)仍可充、放續(xù)流的單體鋰電池保護(hù)電路裝置。單體鋰電芯正極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置的正輸入端連接，單體鋰電芯負(fù)極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置的負(fù)輸入端連接，從而構(gòu)成配有帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置的單體鋰電池。這樣構(gòu)成的單體鋰電池既可以單獨使用，又可將多節(jié)單體鋰電池直接串聯(lián)成組使用，特別是直接串聯(lián)后的鋰電池組不但每個單體鋰電池都具有通常的過充、過放、過流和短路保護(hù)功能，而且還不需外引節(jié)間抽頭進(jìn)行監(jiān)測，不需另設(shè)均衡管理系統(tǒng)，其串聯(lián)成組后本身就自動形成電池組均衡系統(tǒng)，從而具備充電上均衡、放電下均衡的功能。使單體電池成組使用大為簡單、方便，使生產(chǎn)成本及開發(fā)成本降低，尤其是相對于配置鋰電池組的產(chǎn)品來說，無論是技術(shù)人員還是普通使用者對該產(chǎn)品的維護(hù)及單體鋰電池的更換都很簡單方便。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]如圖2、圖7所示，一種帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置，其特征是，該裝置由通常的具有過放、過流、短路保護(hù)功能的單體鋰電池保護(hù)電路和單體續(xù)流電路共同組成；在現(xiàn)有的單體鋰電池保護(hù)電路的對外充、放正輸出端P+與負(fù)輸出端P-之間并接一個受控的可通過正、反向電流的續(xù)流電路，所述單體續(xù)流電路在單體鋰電池保護(hù)電路未保護(hù)性切斷時處于不導(dǎo)通狀態(tài)，而一但單體鋰電池保護(hù)電路處于過充、過放保護(hù)狀態(tài)而將鋰電芯的充、放電回路切斷時，單體續(xù)流電路便立即導(dǎo)通，仍給正輸出端P+和負(fù)輸出端P-之間提供一個電流通道，使正輸出端P+與負(fù)輸出端P-間仍可通過正、反向電流。這樣當(dāng)兩個以上配置有本發(fā)明保護(hù)O路裝置的鋰電池串聯(lián)成電池組時，任何一節(jié)單體鋰電池的保護(hù)電路裝置在本節(jié)鋰電芯的充、放電到限而保護(hù)性切斷對本節(jié)鋰電芯的充、放回路時，都會有本節(jié)的續(xù)流電路立即導(dǎo)通，延續(xù)整個串聯(lián)電池組的充、放電回路，使電池組其他單體鋰電池的充或放電仍可繼續(xù)進(jìn)行。
[0014]串聯(lián)電池組內(nèi)的各個單節(jié)鋰電池在充電時，均可本節(jié)充滿本節(jié)保護(hù)切斷，本節(jié)續(xù)流電路單元導(dǎo)通續(xù)流，直至各個單體鋰電池全部充滿，從而達(dá)到充電上均衡；而放電時，各個單體電池可分別放電保護(hù)，本節(jié)續(xù)流電路導(dǎo)通續(xù)流，直至串聯(lián)電池組內(nèi)最后一節(jié)放電保護(hù)，只要用電負(fù)載要求的電源輸入電壓范圍下限足夠?qū)挘?lián)電池組的容量潛能就可充分發(fā)揮出來。
[0015]由于充、放保護(hù)性切斷、旁路電路導(dǎo)通續(xù)流都是在各個單體鋰電池上自身完成的，單體鋰電芯回路的切斷不影響整個電池組的充放繼續(xù)進(jìn)行，所以即便是組成串聯(lián)電池組的單體電池容量差異較大，在電池組內(nèi)的各個單體鋰電池也都可以充分發(fā)揮自身的容量潛能，某個單體電池的參數(shù)不佳不會對其他電池的容量潛能充分發(fā)揮產(chǎn)生制約作用，這就使組成串聯(lián)電池組時對各個單體電池的容量配對選擇不用那么嚴(yán)格，有利于降低成本。
[0016]下面詳述本發(fā)明的工作過程。
[0017]如圖3所示，一種帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置，該裝置包括通常的具有過充、過放、過流、短路保護(hù)功能的單體保護(hù)電路，其特征是還包括單體續(xù)流電路，單體續(xù)流電路由P溝道MOSFET管、二極管、和限流電路組成，其中P溝道MOSFET管的源極和二極管的負(fù)極與單體保護(hù)電路的正輸出端連接，P溝道MOSFET管的柵極與單體保護(hù)電路的充電控制端連接，P溝道MOSFET管的漏極與限流電路的一端連接，限流電路的另一端和二極管的正極與單體保護(hù)電路的負(fù)輸出端連接。
[0018]所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置，當(dāng)外部充電器的正、負(fù)極分別與鋰電池保護(hù)電路的裝置正輸出端P+、負(fù)輸出端P-連接經(jīng)過單體保護(hù)電路對單體鋰電芯CELL正常充電時，單體保護(hù)電路的充電控制端OC為高電平，該電平加到P溝道MOSFET管Q的柵極，P溝道MOSFET管Q處于斷開狀態(tài)，限流電路無電流通過，二極管D處于反接，也無電流通過，外部充電器通過單體保護(hù)電路對單體鋰電芯CELL正常充電。隨著充電的進(jìn)行，單體鋰電芯CELL的電壓逐漸上升，當(dāng)充滿達(dá)到單體保護(hù)電路內(nèi)置的上限保護(hù)電壓閥值時，充電控制端OC翻轉(zhuǎn)為低電平，單體保護(hù)電路切斷外電路對鋰電芯CELL的充電通道，保護(hù)鋰電芯CELL不會過充，并保持單體保護(hù)電路相對于正輸出端P+與負(fù)輸出端P-之間呈高阻相當(dāng)于斷開狀態(tài)，此時充電控制端OC的低電平也加到P溝道MOSFET管Q的柵極，使P溝道MOSFET管Q導(dǎo)通，外部充電器將通過P溝道MOSFET管Q、限流電路繼續(xù)流過電流，這樣在輸出端P+、P_間又有了一個電流通道。
[0019]如圖3所示，單體鋰電芯正極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置的正輸入端連接，單體鋰電芯負(fù)極與所述帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置的負(fù)輸入端連接，從而構(gòu)成配有帶續(xù)流電路的鋰電池保護(hù)電路裝置的單體鋰電池。
[0020]如圖7所示，當(dāng)由兩個以上的配備有本發(fā)明保護(hù)裝置的單體鋰電池串聯(lián)成組使用時，外部充電器的正、負(fù)極分別與電池組的正輸出端BAT+、電池組的負(fù)輸出端BAT-連接，如果此時某節(jié)單體鋰電池已處于充滿保護(hù)狀態(tài)時，但其之外的電池仍未充滿，那么該節(jié)的續(xù)流電路仍會給整個充電回路提供充電電流通道，使其他串聯(lián)的電池還可以繼續(xù)充電，直至各個都分別充滿，分別保護(hù)，分別續(xù)流，直至全部充滿，從而實現(xiàn)了串聯(lián)電池組的充電上均衡。
[0021]在正常放電時，在外部負(fù)載的正、負(fù)輸入端分別與電池組的正輸出端BAT+、電池組的負(fù)輸出端BAT-連接，各個鋰電芯經(jīng)過本節(jié)單體保護(hù)電路對負(fù)載正常放電，各