过电流保护电路及使用该电路的电池制造技术

本实用新型专利技术公开一种过电流保护电路及使用该电路的电池，两者均包括在主电路中串联的放电控制开关和充电控制开关，并设有可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制所述放电控制开关延时断开的第一延时电路。以及可将充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路。该过电流保护电路可以使整个电池组在充电和放电过程中都得到过流保护，而且不会因为短时间的电流波动而出现误操作，为需要大电流的磷酸铁锂动力电池和蓄能电池组提供过流保护。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大容量、高功率动力锂离子电池的过电流保护电路，以及使用该保护电路的电池。
技术介绍
锂离子电池没有记忆效应，所以是理想的充电电池。其作为动力电池使用时，例如用其作为电动自行车的驱动电池使用时，往往需要将7～13节锂离子电池串联使用，以达到电动机所需要的电压。在利用充电器充电的过程中，即使达到充满电的状态电池电压还持续上升，往往成为过充电状态。这样，一旦成为过充电状态，在锂离子电池中，因锂离子的过度析出，电极间就有可能发生短路。还有，当锂离子电池的正极端子和负极端子之间处于短路状态时，则往往流过很大的放电电流，成为过电流状态。锂离子电池在过流、短路状态时，不仅严重危害电池的寿命，而且容易造成用电器的损坏、造成起火、爆裂等现象。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种动力锂离子电池的过电流保护电路，以解决多节锂离子电池串联使用在出现过流或短路时，不能得到及时有效保护的问题。为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：过电流保护电路，包括由输入输出端口和连接于所述输入输出端口之间的电池单元组成的主电路，所述电池单元是由多节锂离子充电电池串联而成的电池组；该过电流保护电路还包括在主电路中串联的放电控制开关、可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关延时断开的第一延时电路。上述第一过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第一延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第一延时电路的多个计数器与第一过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。上述过电流保护电路还包括在主电路中串联的充电控制开关、可将充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路。上述第二过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第二延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第二延时电路的多个计数器与第二过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。上述主电路中串联有电感元件，放电控制开关和充电控制开关均由MOSFET构成。本技术的另一个目的在于提供一种使用上述过电流保护电路的电池。为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：使用过电流保护电路的电池，具有过电流保护电路，其包括由输入输出端口和连接于所述输入输出端口之间的电池单元组成的主电路，所述电池单元是由多节锂离子充电电池串联而成的电池组；该过电流保护电路还包括在主电路中串联的放电控制开关、可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关延时断开的第一延时电路。上述第一过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第一延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第一延时电路的多个计数器与第一过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。上述过电流保护电路还包括在主电路中串联的充电控制开关、可将充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路。上述第二过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第二延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第二延时电路的多个计数器与第二过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。上述主电路中串联有电感元件，放电控制开关和充电控制开关均由MOSFET构成。本技术的有益效果：由于主电路中串联有放电控制开关，第一过电流检测部可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果，第一延时电路根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关延时断开。正常情况下放电时，主电路中流过正常的工作电流，放电控制开关的两端的电压低于设定电压，第一电流检测部输出高电平，放电控制开关处于通的状态，电池组正常放电。当出现过电流或短路情况时，主电路中会出现大电流，从而使放电控制开关两端的电压迅速升高并超出设定电压，此时，第一电流检测部输出低电平，第一延迟电路的计数器根据时钟振荡器的时钟进行计数，直至计数器的计数结束后仍然收到来自第一电流检测部输出的低电平信号时，该延时电路才输出低电平，使放电控制开关断开，切断主电路，从而使整个电池组在放电过程中得到过流保护。延迟电路的好处是，不会因为短时间的电流波动而出现误操作。由于第一过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第一延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第一延时电路的多个计数器与第一过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接，这些电压比较器可以设置不同的参考电压，所以，根据不同的电压比较器输出的信号可以区别不同的过电电流，采用不同的延迟时间。过电流越大，延迟时间越短，从而可以保护放电控制开关不受损坏。由于主电路中串联充电控制开关，该过电流保护电路还包括可将充电控制开关的源极和漏极两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路，根据同样的道理，它可以使整个电池组在充电过程中得到过流保护，而且不会因为短时间的电流波动而出现误操作。由于主电路中串联有电感元件，在电池组正常工作时，电感元件不起作用，但是，当主电路中的电流突然变大或负载短路时，电感元件会产生感抗，使第一或第二过电流检测部检测到的电压值迅速升高，放电控制开关或充电控制开关可以在更短的时间内断开，从而对放电控制开关或充电控制开关起到更好的保护作用。附图说明图1是过电流保护电路的电路原理图。具体实施方式实施例1图1示出了本技术一个实施例中动力锂离子电池的过电流保护电路4的大致结构。过电流保护电路，具有放电时作为输出端口的正极端子102和负极端子103，其分别与负载连接；充电时，作为输入端口的正极端子102和负极端子103，其分别与充电器的正极和负极连接。电池单元101是由多节锂离子充电电池串联而成的电池组；正极端子102、负极端子103和电池单元101组成主电路，放电控制开关105和充电控制开关104串联在主电路中，放电控制开关105和充电控制开关104均由MOSFET管构成。在放电控制开关105和充电控制开关104的相应的源极和漏极之间串联有两个电感元件106和106’本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.过电流保护电路，包括由输入输出端口和连接于所述输入输出端口之间的电池单元组成的主电路，所述电池单元是由多节锂离子充电电池串联而成的电池组；其特征在于：该过电流保护电路还包括在主电路中串联的放电控制开关、可将放电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第一过电流检测部，和根据第一过电流检测部的输出信号控制放电控制开关延时断开的第一延时电路。
2.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于：所述第一过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第一延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第一延时电路的多个计数器与第一过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。
3.根据权利要求1或2所述的过电流保护电路，其特征在于：所述过电流保护电路还包括在主电路中串联的充电控制开关、可将充电控制开关的两端的电压与设定电压进行比较并输出比较结果的第二过电流检测部，和根据第二过电流检测部的输出信号控制充电控制开关延时断开的第二延时电路。
4.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其特征在于：所述第二过电流检测部包括多个并联的电压比较器；第二延时电路包括时钟振荡器和可根据时钟振荡器的时钟进行计数的多个计数器，第二延时电路的多个计数器与第二过电流检测部的多个电压比较器一一对应连接。
5.根据权利要求4所述的过电流保护电路，其特征在于：所述主电路中串联有电感元件，放电控制开关和充电控制开关均由MOSFET构成。
6.使用过电流保护电路的电池，具有过电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，刘振华，
申请(专利权)人：青岛海霸能源集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：