[实用新型]一种高安全性动力锂电池组放电短路保护控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高安全性动力锂电池组放电短路保护控制系统，籍此方法和系统可以有效提高动力锂电池组放电短路保护的可靠性。

背景技术

动力锂电池系统5年来的应用历史发生了多起着火爆炸恶性安全事故，其中部分原因就是由动力锂电池管理系统（BMS）中短路保护失效引起的（2013年初波音787锂电池系统事故的原因之一就是如此）。

动力锂电池输出电流能力很强，与传统成熟的铅酸电池有着显著区别，给锂电池的短路保护的可靠性带来了困难。其工作原理如图1所示，其中锂电池的内阻=欧姆电阻+极化电阻：

1，由于动力锂电池组有很强的电容特性，开始放电瞬间极化电阻接近于零，48V/10AH动力锂电池组短路放电瞬间可以达到1KA，时间大于10μs。

2，由于动力锂电池的极化电阻在有效放电期间变化很小，同时欧姆电阻也可以制造得很小，即动力锂电池组的内阻很小，48V/10AH动力锂电池组的内阻通常为50 mΩ左右，短时间内（s数量级）可以给出>100A。

3，48V/10AH动力锂电池组负载短路，开始放电瞬间高达1KA，时间大于10μs，足可以将放电过流保护用MOSFET电流击穿而短路；而后继续给出>100A电流（s数量级）。对内可能引起锂电池组中的个别电芯过热发生着火爆炸；对外可能引起负载过热发生着火。

发明内容

本实用新型的目的是要解决上述现有技术的不足，提供一种动力锂电池组放电短路保护控制系统，以解决动力锂电池组放电短路保护的可靠性问题。

本实用新型的目的是采用下述的技术方案来实现：

一种高安全性动力锂电池组放电短路保护控制系统，所述短路保护控制系统包括锂电池组、放电过流保护场效晶体管（MOSFET）回路、电流检测电阻以及快速短路电流检测和控制电路，其特征在于：所述放电过流保护场效晶体管（MOSFET）回路中串联大功率正温度系数热敏电阻（PTC），所述快速短路电流检测和控制电路包括负载短路采样电压检测点以及负载电流检测点，所述的负载短路采样电压检测点与所述的大功率PTC的一端连接，所述的负载电流检测点连接到电流检测电阻，所述快速短路电流检测和控制电路的输出与所述放电过流保护MOSFET的栅极连接，当所述快速短路检测和控制电路检测放电电流大于设定的短路电流时，及时关断所述的放电过流保护MOSFET。

所述的设定短路电流为3至4倍的额定工作电流。

所述的大功率PTC选用1.5倍额定工作电流。

当负载短路采样检测点电压（WKUPV）大于0.7V时，所述的快速短路检测和控制电路被唤醒进入工作状态。

所述的快速短路检测和控制电路的静态电流小于2μA，但所述快速短路检测和控制电路的全部响应时间累计小于50μs。

本实用新型提供的高安全性动力锂电池组放电短路保护控制系统，采用在放电过流保护MOSFET回路中串联大功率PTC，利用PTC-Snapback（电流折返）保护电流的特性，限制住动力锂电池组短路放电瞬间电流在一定的范围内；放电负载短路时，一旦放电过流保护MOSFET失效短路或快速短路检测和控制电路失效没能及时关断MOSFET时，大功率PTC，也将在0.5s内变成高阻态阻断短路电流，将短路电流限制在mA级，将成万倍地提高系统的安全可靠性；快速短路电流检测和控制电路的静态电流<2μA，当放电负载短路时，WKUPV将大于0.7V，唤醒快速短路检测和控制电路及时关断放电过流保护MOSFET直到去掉负载，以保护该放电过流保护MOSFET不会发生过流击穿，从而有效提高动力锂电池组放电短路保护的可靠性。

附图说明

图1是锂电池内阻的电压电流曲线图；

图2是本实用新型实施例电路原理框图；

图3是本实用新型实施例放电短路保护原理图；

图4是大功率PTC电流折返电流电压曲线图；

图5是本实用新型放电过流保护MOSFET安全工作电压电流曲线图。

具体实施方式    

下面结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式进一步加以描述：