一种双继电器锂电池管理保护方法技术

本发明专利技术公开了一种双继电器锂电池管理保护方法，包括监测电路、控制电路、过充继电器、过放继电器、充电二极管和放电二极管；过充继电器和过放继电器串联在锂电池组的充放电电路中，监测电路用于监测锂电池组中每支电芯的电压，控制电路的一端与监测电路连接，另一端分别与过充继电器和过放继电器连接；放电二极管与过充继电器并联，放电二极管的正负极分别与充放电电路的负极和正极连接；充电二极管与过放继电器并联，充电二极管的正负极分别与充放电电路的正极和负极连接。本发明专利技术可对锂电池提供有效的过充和过放保护，可实现锂电池的自由串并联，在过充保护时保留放电功能，在过放保护时保留充电功能，特别适用于动力电池和储能站中。

【技术实现步骤摘要】
一种双继电器锂电池管理保护装置
本专利技术锂电池保护
，具体涉及一种双继电器锂电池管理保护装置。
技术介绍
动力锂离子电池越来越广泛地应用到各种设备当中，包括汽车、UPS、电力储能、野外用电。其具有容量大，体积小的优点，是目前电池市场的主流。由于锂电池由若干个电芯串联而成，受其物理特性的限制，每个电芯在充放电时无法做到完全一致，因此极易出现一致性偏差的问题，这就极有可能使得锂电池在使用时，其内部的某个或某几个电芯出现过充或过放的情况。而过充和过放则是锂离子电池应用中的两个重大安全隐患。锂电池过充会导致正极材料结构变化，造成容量损失，而其分解放氧与电解液会发生剧烈的化学反应，电池剧烈升温，最坏的结果自然就是发生爆炸。锂电池过放可能会给电池带来灾难性的后果，特别是大电流过放，或反复过放对电池影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。因此，锂电池必须强制安装一个能够进行过充和过放保护的保护装置，这也是动力锂电池应用的主要技术难点之一。在手机、小型电动工具等应用领域，通常采用MOSFETs、IGBT等半导体开关作为锂电池的过充过放保护装置。当锂电池的电压达到过充电压或降至过放电压时，MOSFETs、IGBT等半导体开关随即切断电池的充放电回路，电池停止充放电，以被保证电池的安全运行。虽然MOSFETs、IGBT等半导体开关具有应用灵活，动作迅速等优点，但目前的MOSFETs、IGBT等半导体器件存在寿命短、稳定性差、抗干扰能力弱、耐电流冲击能力弱、抗高压浪涌能力弱、自身发热严重等问题，因此使用半导体开关的锂电池无法实现自由串并联，进而也无法应用于如电动汽车，超级能源包，甚至于电力储能站中，传统的做法是将电池集中管理控制在一个大型的继电器下，导致成本高，热管理难度高，严重限制了锂电池的标准化推广。目前市面上也出现了一些自带均衡功能的锂电池物理保护器。这些物理保护器虽然在性能上大大优于半导体开关，具备了耐高压，抗浪涌等特点，可以实现锂电池的自由串并联，十分适用于动力锂电池。但由于该种物理保护器的内部采用只有一个触发开关，这就意味着一旦该物理保护器被触发，则整组锂电池的充放电电路就会全部断开，锂电池组的充电和放电功能全部失去，用户只能等待物理保护器中的能量均衡装置对锂电池进行能量均衡，而无法进行人工干预，这就使得动力电池或者电力储能站无法尽快恢复使用。
技术实现思路
针对现有锂电池管理和保护方法中存在的缺陷，本专利技术提供一种双继电器锂电池管理保护装置，可对锂电池提供有效的过充和过放保护，以实现锂电池的自由串并联，并最终应用于动力电池甚至电力储能站中。为达到上述技术目的及效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种双继电器锂电池管理保护装置，由监测电路、控制电路、过充继电器、过放继电器、充电二极管和放电二极管组成；所述过充继电器和所述过放继电器串联在锂电池组的充放电电路中，所述监测电路跨接在所述锂电池组的每一支电芯的正负极两端，所述控制电路的一端与所述监测电路连接，所述控制电路的另一端分别与所述过充继电器和所述过放继电器连接；所述放电二极管与所述过充继电器并联在所述充放电电路中，所述放电二极管的正极与所述充放电电路的负极连接，所述放电二极管的负极与所述充放电电路的正极连接；所述充电二极管与所述过放继电器并联在所述充放电电路中，所述充电二极管的正极与所述充放电电路的正极连接，所述放电二极管的负极与所述充放电电路的负极连接。优选的，所述过充继电器采用本专利技术人在先申请的专利“一种电池能量均衡继电器（专利号：201521091374.5）”，所述电池能量均衡继电器包括一个带有散热板的外壳，所述散热板位于所述外壳的一个侧面，所述外壳的底部设置有底壳，所述外壳内部设置有一个电磁铁、弹簧、弹簧座、衔铁、活动触点、常闭触点、常开触点、第一引脚以及第二引脚，所述活动触点、所述常闭触点、所述常开触点、所述第一引脚和所述第二引脚从所述底壳上露出；所述电磁铁由绝缘管、线圈和铁芯组成，所述铁芯设置在所述绝缘管的内部，所述绝缘管的外表面缠绕有一层或多层所述线圈，所述线圈的材质为经高温漆覆层处理的康铜丝，所述线圈的一端与所述第一引脚连接，所述线圈的另一端与所述第二引脚连接，所述第一引脚和所述第二引脚分别与所述控制电路连接；所述电磁铁贴附在所述散热板的内侧面，所述弹簧座位于所述电磁铁的一侧，所述弹簧的下端固定在所述弹簧座上，所述衔铁位于所述电磁铁和所述弹簧座的上方，所述衔铁的后端与所述弹簧的上端相连接，所述衔铁的前端设置有所述活动触点，所述活动触点的头部位于所述常闭触点和所述常开触点之间，所述活动触点的头部受所述弹簧的拉力作用与所述常闭触点接触。进一步的，所述外壳与所述底壳所围成的壳体内部为真空环境。进一步的，所述线圈和所述散热板之间涂有导热硅脂。优选的，所述过充继电器采用本专利技术人在先申请的专利“一种采用微动开关的脱桥式磁保持继电器（专利号：201621398568.4）”，所述脱桥式磁保持继电器包括一个罩壳，所述罩壳内设置有第一衔铁、第二衔铁、双线圈电磁铁、工字型磁钢、第一磁铁、第二磁铁和双向微动开关；所述第一衔铁的下端露出于所述罩壳外，所述第一衔铁的上端设置有静触点；所述第二衔铁的下端露出于所述罩壳外，所述第二衔铁的上端设置有一块衔铁弹片；所述衔铁弹片的中部设置有动触点，所述动触点与所述静触点相对应，所述衔铁弹片的下端设置有一根与之垂直的连杆；所述连杆的中部铰接有一个磁钢固定座，所述工字型磁钢设置在所述磁钢固定座中，所述第一磁铁和所述第二磁铁分别位于所述工字型磁钢下方的左右两侧；所述双线圈电磁铁位于所述所述工字型磁钢的上方，所述双线圈电磁铁包括一根条形导体，所述条形导体的左右两端分别缠绕有第一励磁线圈和第二励磁线圈；所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的一端分别从所述罩壳中引出，并均与所述控制电路连接，所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的另一端分别与所述双向微动开关中的第一连接点和第二连接点连接；所述双向微动开关中还包括有第三连接点、金属弹片和拨杆，所述金属弹片的固定端连接在所述第三连接点上，所述金属弹片的活动端可在所述第一连接点和所述第二连接点之间来回摆动；所述第三连接点上连接有导线，并从所述罩壳中引出与所述控制电路连接；所述拨杆的固定端连接在所述金属弹片的中部，所述拨杆的活动端对准所述连杆的末端。进一步的，所述连杆和所述拨杆的材质为绝缘材料。进一步的，所述连杆的末端和所述拨杆的活动端之间设置有一块触发弹片。本专利技术的工作原理如下：1、通过控制电路设定锂电池组中每支电芯的过充保护电压和过放保护电压，然后利用监测电路对锂电池组中的每支电芯的电压进行实时测量。2、当锂电池组处于充电状态时，所有电芯同时充电，若监测电路检测到任意一支电芯的电压达到过充保护电压时，立刻向控制电路给出一个反馈信号，控制电路随即控制过充继电器断开，此时锂电池组的充电电路断开，锂电池组不再充电；而放电电路则利用放电二极管的单向导通性，使得锂电池组保留放电功能，锂电池组可通过过充继电器进行能量均衡，或者通过放电电路输出电量进行能量均衡；当监测电路检测到该支电芯的电压降到指定电压之后，立刻向控制电路给出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双继电器锂电池管理保护装置，其特征在于：由监测电路（1）、控制电路（2）、过充继电器（3）、过放继电器（4）、充电二极管（5）和放电二极管（6）组成；所述过充继电器（3）和所述过放继电器（4）串联在锂电池组（7）的充放电电路中，所述监测电路（1）跨接在所述锂电池组（7）的每一支电芯的正负极两端，所述控制电路（2）的一端与所述监测电路（1）连接，所述控制电路（2）的另一端分别与所述过充继电器（3）和所述过放继电器（4）连接；所述放电二极管（6）与所述过充继电器（3）并联在所述充放电电路中，所述放电二极管（6）的正极与所述充放电电路的负极连接，所述放电二极管（6）的负极与所述充放电电路的正极连接；所述充电二极管（5）与所述过放继电器（4）并联在所述充放电电路中，所述充电二极管（5）的正极与所述充放电电路的正极连接，所述放电二极管（6）的负极与所述充放电电路的负极连接。

【技术特征摘要】
1.一种双继电器锂电池管理保护装置，其特征在于：由监测电路（1）、控制电路（2）、过充继电器（3）、过放继电器（4）、充电二极管（5）和放电二极管（6）组成；所述过充继电器（3）和所述过放继电器（4）串联在锂电池组（7）的充放电电路中，所述监测电路（1）跨接在所述锂电池组（7）的每一支电芯的正负极两端，所述控制电路（2）的一端与所述监测电路（1）连接，所述控制电路（2）的另一端分别与所述过充继电器（3）和所述过放继电器（4）连接；所述放电二极管（6）与所述过充继电器（3）并联在所述充放电电路中，所述放电二极管（6）的正极与所述充放电电路的负极连接，所述放电二极管（6）的负极与所述充放电电路的正极连接；所述充电二极管（5）与所述过放继电器（4）并联在所述充放电电路中，所述充电二极管（5）的正极与所述充放电电路的正极连接，所述放电二极管（6）的负极与所述充放电电路的负极连接。2.根据权利要求1所述的双继电器锂电池管理保护装置，其特征在于：所述过充继电器（3）为一种电池能量均衡继电器，所述电池能量均衡继电器包括一个带有散热板（16）的外壳（111），所述散热板（16）位于所述外壳（111）的一个侧面，所述外壳（111）的底部设置有底壳（112），所述外壳（111）内部设置有一个电磁铁（17）、弹簧（19）、弹簧座（18）、衔铁（110）、活动触点（13）、常闭触点（14）、常开触点（15）、第一引脚（11）以及第二引脚（12），所述活动触点（13）、所述常闭触点（14）、所述常开触点（15）、所述第一引脚（11）和所述第二引脚（12）从所述底壳（112）上露出；所述电磁铁（17）由绝缘管（171）、线圈（172）和铁芯（173）组成，所述铁芯（173）设置在所述绝缘管（171）的内部，所述绝缘管（171）的外表面缠绕有一层或多层所述线圈（172），所述线圈（172）的材质为经高温漆覆层处理的康铜丝，所述线圈（172）的一端与所述第一引脚（11）连接，所述线圈（172）的另一端与所述第二引脚（12）连接，所述第一引脚（11）和所述第二引脚（12）分别与所述控制电路（2）连接；所述电磁铁（17）贴附在所述散热板（16）的内侧面，所述弹簧座（18）位于所述电磁铁（17）的一侧，所述弹簧（19）的下端固定在所述弹簧座（18）上，所述衔铁（110）位于所述电磁铁（17）和所述弹簧座（18）的上方，所述衔铁（110）的后端与所述弹簧（19）的上端相连接，所述衔铁（110）的前端设置有所述活动触点（13），所述活动触点（13）的头部位于所述常闭触点（14）和所述常开触点（15）之间，所述活动触点（13）的头部受所述弹簧（19）的拉力作用与所述常闭触点（14）接...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭旭华，樊朝晖，
申请(专利权)人：彭旭华，
类型：发明
国别省市：重庆,50