[发明专利]一种基于均衡触发式锂电池物理保护器

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池保护器，尤其涉及一种基于均衡触发式锂电池物理保护器。

背景技术

传统锂电池上设有的均衡板其机理大致分为两种：

一种是被动均衡，其原理简单，应用广泛，成本低。当电池组串联使用中，由于电池一致性的问题，经常在充电过程中，某个电芯电压会提前达到过充点（如4.2v），通过电子开关对该节电芯进行小电流放电，当电芯电压低到正常点（如4.1v）时，关断开关，这时同组串联的电芯电压逐步与过充电芯一致，这种均衡模式可以修复整组电池，延长电池使用寿命，并保证整组电池的容量。

但这种被动均衡的缺点是：

1、均衡电流非常小，一般在20-50mA，均衡效果不佳，甚至没有效果，往往要通过几天的充电进行均衡。

2、均衡电阻产生的热量难以处理，即使电流很小，也会大量蓄热导致电池组性能下降，甚至因过热引起安全隐患，热管理的困难是导致设计复杂的原因。

3、因为效果不佳，该均衡模式很少被深入地研究，为了降低成本，极度使用低成本器件，可靠性得不到保证，同时毫安级的器件在动力应用中可靠性不高，常出现电芯放空的问题。

第二种是主动均衡，其原理是通过复杂的电路原理，将高电压电芯的能量转换到低电压电芯中实现均衡，理论上效果比较好，不过也会存在以下问题：

1、主动均衡电流控制难度大，原电芯处于串联状态，转换过程实际上类似并联互换能量，风险很大。

2、需要复杂的监控并通过软件进行判断高低压并实施转换，其系统过于复杂，可靠性低，成本居高不下，目前除了非常高端的应用，无法推广。

锂电池均衡目前存在较大的争议，主要原因就是上述这两种传统锂电池均衡模式的缺陷，无法在均衡效果和热管理上实现平衡。

发明内容

为克服传统锂电池均衡的缺陷，本发明旨在于提供一种基于均衡触发式锂电池物理保护器。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于均衡触发式锂电池物理保护器，包括受温度控制的断路保护开关和电池检测模块，锂电池内的每个锂电池模块所在的回路中均设置有一个所述断路保护开关，每个所述锂电池模块上均设置有一个所述电池检测模块，所述电池检测模块的一端与所述锂电池模块的正负极连接，另一端与充电器或控制器连接，所述电池检测模块包括一发热单元，所述发热单元贴合在所述断路保护开关的一侧；

每个所述电池检测模块中还分别包括有电压采集单元、MOS管、第一三极管和第二三极管，所述电压采集单元上设有过充信号输出端、过放信号输出端、零电压信号输出端、用于连接所述锂电池模块正极的正极端和用于连接所述锂电池模块负极的负极端；所述电压采集单元的过充信号输出端与所述MOS管的栅极连接，所述电压采集单元的正极端与所述MOS管的漏极连接，所述电压采集单元的负极端通过所述发热单元与所述MOS管的源极连接，所述电压采集单元的零电压信号输出端通过第一二极管与所述第一三极管的基极连接，所述电压采集单元的过放信号输出端通过第二二极管与所述第二三极管的基极连接；所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极连接，所述第一三极管的集电极通过第一电阻和第二电阻与所述第二三极管的集电极连接，所述第一、第二三极管的集电极与控制器或充电器连接。

进一步的，所述断路保护开关为记忆金属开关、金属膨胀式开关或其他温度开关；所述短路保护开关由动触端和静触端构成，所述动触端与所述静触端相接触。

优选的，所述短路保护开关为记忆金属开关，所述动触端由形状记忆合金制成，所述动触端和所述静触端表层镀银。

优选的，所述短路保护开关为金属膨胀式开关，所述动触端由双金属片制成。

常温下，断路保护开关两侧的触点相接触，达到记忆温度时，两侧的触点分离。

本发明的工作原理如下：