[发明专利]一种可以串联应用的电池组保护电路及其保护方法在审

专利信息
申请号: 201710456018.6 申请日: 2017-06-16
公开(公告)号: CN107147180A 公开(公告)日: 2017-09-08
发明(设计)人: 张许峰;宋锴 申请(专利权)人: 协能济(北京)储能科技有限公司
主分类号: H02J7/00 分类号: H02J7/00
代理公司: 北京万象新悦知识产权代理事务所(普通合伙)11360 代理人: 王岩
地址: 100080 北京市海*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 可以 串联 应用 电池组 保护 电路 及其 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及电源管理技术,具体涉及一种可以串联应用的电池组保护电路及其保护方法。

背景技术

在市场上现有的电池管理系统中,对于多节电池串联构成的电池组,其过充电保护方式是以断开充电回路的方式进行保护,过放电保护方式则是以断开放电回路的方式进行保护,这类电池组在单独使用时没有问题,可以起到良好的保护作用,但是这类电池组无法串联使用,电池组的组合应用会有一定的局限性。市场上现有的高压电池组,例如240V的通信备电用高压直流电池组和500V以上的电动大巴车用锂离子电池组,虽然是由电池组模块构成,但是电池组模块都不具有保护功能,只在总的充放电回路上设有高压直流接触器为保护控制开关。

现有电池管理系统的保护方法,对于过充电保护方式是以断开充电回路的方式进行保护,过放电保护方式则是以断开放电回路的方式进行保护,这导致电池组无法再串联使用,因为电池组串联使用后电池系统的总电压很高,例如5个48V电池组串联成了240V电池组,而每个48V电池组通常采用的是80V耐压的MOSFET为保护开关,而耐压超过150V的MOSFET很少而且内阻会大非常多,使用时发热量非常大,当5个电池组串联应用后,如果其中一个电池组的保护控制动作,其MOSFET保护开关上将承受240V的高压,超过80V耐压值而击穿该MOSFET,使电池组完全失去保护作用。这导致高电压应用的锂离子电池组,比如电动汽车电池组、电动大巴车电池组、电力储能电池组等等,只能在总的串联回路上采用耐高压的直流接触器(即车用继电器)实现一级保护,而无法实现针对每个电池组或电池模块的独立保护,对每个电池组或电池模块只起监测作用,无法起到保护作用。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题,本发明提出了一种串联应用的电池组保护电路及其保护方法,可以实现电池组的保护,在电池组保护控制动作时,电池组的输出端呈现为旁路导通状态,允许电流流过,该技术使得电池组可以单独使用,也可以将多个电池组串联成为高压电池组使用,串联使用后,每个电池组或电池模块仍然具有独立的保护作用,并不影响串联回路中其它电池组的输入和输出,可以大大提高电池组的安全性和扩展应用性。

本发明的一个目的在于提出一种可以串联应用的电池组保护电路。

本发明的电池组保护电路,电池组单独使用,或者多个电池组串联成为高电压电池组使用,每一个电池组连接一个电池组保护电路,每一个电池组保护电路包括:第一和第二场效应晶体管以及电压检测控制电路;其中,电压检测控制电路具有正输入端、负输入端、第一控制端和第二控制端;电压检测控制电路的正输入端与电池组的正极、第一场效应晶体管的漏极以及输出正极相连接;电压检测控制电路的负输入端与电池组的负极和第二场效应晶体管的源极相连接;电压检测控制电路的第一控制端与第一场效应晶体管的栅极相连接;电压检测控制电路的第二控制端与第二场效应晶体管的栅极相连接;第一场效应晶体管的源极和第二场效应晶体管的漏极与输出负极相连接;电池组处于静止状态、充电状态或放电状态;如果电池组单独使用,当电池组处于静止状态,输出正极和输出负极位于空载状态,当电池组处于充电状态,输出正极和输出负极连接至外部的充电器,当电池组处于放电状态,输出正极和输出负极接至负载;如果多个电池组串联使用,相邻的两电池组的输出正极与输出负极相连接,第一个电池组的输出正极与最后一个电池组的输出负极分别作为串联电池组的总输出正极和总输出负极,当串联电池组处于静止状态,总输出正极和总输出负极位于空载状态,当串联电池组处于充电状态,总输出正极和总输出负极连接至外部的充电器,当串联电池组处于放电状态,总输出正极和总输出负极接至负载;在充电或放电过程中,当电压检测控制电路检测到所在电池组保护电路的电池组的电压高于过充电保护设置电压或者低于过放电保护设置电压时,电压检测控制电路的第二控制端输出低电平,第二场效应晶体管关断,第一输出端输出高电平,第一场效应晶体管导通,此电池组的输出正极与输出负极之间呈现旁路导通状态。

进一步,电压检测控制电路的正输入端与电池组的正极串联有熔断器,如果第一和第二场效应晶体管短路,则熔断器熔断,从而对电池组起保护作用。

场效应晶体管可以采用N沟道场效应晶体管,也可以采用P沟道场效应晶体管。在同样的耐压情况下,P沟道场效应晶体管的内阻更大,并且价钱更昂贵,因此本发明采用N沟道场效应晶体管。

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