一種鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，包括模擬前端、與所述模擬前端連接并用于對(duì)電流進(jìn)行采樣的采樣電路、分別與所述采樣電路和模擬前端連接并對(duì)采樣電流進(jìn)行處理得到過(guò)流值的單片機(jī)，以及與所述模擬前端連接的開關(guān)電路；所述單片機(jī)依據(jù)所述過(guò)流值的大小來(lái)控制所述開關(guān)電路關(guān)閉相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。實(shí)施本發(fā)明的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，具有以下有益效果：具有節(jié)能和及時(shí)保護(hù)功能。
【專利說(shuō)明】—種鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在鋰離子動(dòng)力電池的二次保護(hù)中，使用到了電流保護(hù)技術(shù)。目前的電流保護(hù)技術(shù)還未達(dá)到節(jié)能和及時(shí)保護(hù)的要求。在發(fā)生高于設(shè)定保護(hù)電流值3倍以上的電流時(shí)，其保護(hù)時(shí)間與設(shè)定保護(hù)時(shí)間一致，因此能耗的保護(hù)損耗也是設(shè)定保護(hù)電流值能耗的9倍，通過(guò)公式可以I*I*R*t=P的計(jì)算方法可以得到電流值若超過(guò)3倍，其功耗損耗值是設(shè)定電流值的9倍。可見,其能耗比較大,不能達(dá)到節(jié)能、及時(shí)保護(hù)的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不能達(dá)到節(jié)能、及時(shí)保護(hù)的功能的缺陷，提供一種具有節(jié)能和及時(shí)保護(hù)功能的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，包括模擬前端、與所述模擬前端連接并用于對(duì)電流進(jìn)行采樣的采樣電路、分別與所述采樣電路和模擬前端連接并對(duì)采樣電流進(jìn)行處理得到過(guò)流值的單片機(jī)，以及與所述模擬前端連接的開關(guān)電路；所述單片機(jī)依據(jù)所述過(guò)流值的大小來(lái)控制所述開關(guān)電路關(guān)閉相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
[0005]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述模擬前端包括功率器件，所述功率器件包括充電管和與所述充電管連接的放電管，所述采樣電路的采樣點(diǎn)為所述充電管與放電管之間的節(jié)點(diǎn)。
[0006]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述開關(guān)電路的關(guān)斷時(shí)間與所述過(guò)流值的大小相關(guān)。
[0007]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述采樣電路包括第十MOS管。
[0008]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述采樣電路還包括第十六電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第二十六電阻和第七電容；所述第七電容與第十六電阻并聯(lián)，并聯(lián)的一端分別與所述第二十二電阻的一端和第二十六電阻的一端連接，并聯(lián)的另一端接地；所述第十MOS管的漏極與所述第二十六電阻的另一端連接，所述第十MOS管的柵極通過(guò)所述第二十三電阻與所述單片機(jī)的第九引腳連接，所述第十MOS管的源極連接所述采樣點(diǎn)，所述第二十二電阻的另一端與所述單片機(jī)的第十引腳連接。
[0009]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述采樣電路還包括依次串聯(lián)的第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第五電容，還包括第八MOS管、第十九電阻和第二十九電阻，所述第八MOS管的源極分別與所述第一電容的負(fù)極和第十九電阻的一端連接，所述第八MOS管的柵極分別與所述第十九電阻的另一端和第二十九電阻的一端連接，所述第二十九電阻的另一端連接所述模擬前端，所述第八MOS管的漏極與所述第十MOS管的源極連接。
[0010]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述開關(guān)電路包括第九MOS管和第二十八電阻，所述第九MOS管的漏極與所述第八MOS管的漏極連接，所述第九MOS管的柵極通過(guò)所述第二十八電阻連接所述模擬前端，所述第九MOS管的源極接地。
[0011]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述單片機(jī)對(duì)采樣電流進(jìn)行濾波及運(yùn)算得到實(shí)際電流值，然后將實(shí)際電流值與預(yù)先設(shè)定的電流參考值進(jìn)行對(duì)比得到所述過(guò)流值。
[0012]在本發(fā)明所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置中，所述第十MOS管在所述鋰離子動(dòng)力電池放電時(shí)導(dǎo)通。
[0013]實(shí)施本發(fā)明的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，具有以下有益效果:由于使用模擬前端、采樣電路、開關(guān)電路和單片機(jī)，采樣電路對(duì)電流進(jìn)行采樣，單片機(jī)對(duì)采樣電流進(jìn)行處理得到過(guò)流值，單片機(jī)依據(jù)過(guò)流值的大小來(lái)控制開關(guān)電路關(guān)閉相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)電流保護(hù)，所以其具有節(jié)能和及時(shí)保護(hù)功能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置一個(gè)實(shí)施例中的電路原理圖；
圖2為所述實(shí)施例中功率器件中采樣點(diǎn)的位置示意圖；
圖3是所述實(shí)施例中電流多級(jí)保護(hù)的坐標(biāo)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]在本發(fā)明鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置實(shí)施例中，其鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置的電路原理圖如圖1所示。圖1中，該保護(hù)裝置包括模擬前端U3、采樣電路03、單片機(jī)U2和開關(guān)電路；其中，采樣電路03與模擬前端U3連接并用于對(duì)電流進(jìn)行采樣，單片機(jī)U2分別與采樣電路03和模擬前端U3連接并對(duì)采樣電流進(jìn)行處理得到過(guò)流值，開關(guān)電路與模擬前端U3連接的；單片機(jī)U2依據(jù)過(guò)流值的大小來(lái)控制開關(guān)電路關(guān)閉相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，開關(guān)電路的關(guān)斷時(shí)間與過(guò)流值的大小相關(guān)。這樣可實(shí)現(xiàn)電流多級(jí)保護(hù)，所以其具有節(jié)能和及時(shí)保護(hù)功能。
[0018]本實(shí)施例中，采樣電路03包括第十MOS管QlO，第十MOS管QlO在鋰離子動(dòng)力電池放電時(shí)導(dǎo)通。采樣電路03還包括第十六電阻R16、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十六電阻R26和第七電容C7 ;第七電容C7與第十六電阻R16并聯(lián)，并聯(lián)的一端分別與第二十二電阻R22的一端和第二十六電阻R26的一端連接，并聯(lián)的另一端接地；第十MOS管QlO的漏極與第二十六電阻R26的另一端連接，第十MOS管QlO的柵極通過(guò)第二十三電阻R23與單片機(jī)U2的第九引腳連接，第十MOS管QlO的源極連接采樣點(diǎn)B (如圖2所示)，第二十二電阻R22的另一端與單片機(jī)U2的第十引腳連接。
[0019]本實(shí)施例中，采樣電路03還包括依次串聯(lián)的第一電容CL1、第二電容CL2、第三電容CL3、第四電容CL4和第五電容CL5，還包括第八MOS管Q8、第十九電阻R19和第二十九電阻R29，第八MOS管Q8的源極分別與第一電容CLl的負(fù)極和第十九電阻R19的一端連接，第八MOS管Q8的柵極分別與第十九電阻R19的另一端和第二十九電阻R29的一端連接，第二十九電阻R29的另一端連接模擬前端U3，第八MOS管Q8的漏極與第十MOS管QlO的源極連接。
[0020]本實(shí)施例中，開關(guān)電路包括第九MOS管Q9和第二十八電阻R28，第九MOS管Q9的漏極與第八MOS管Q8的漏極連接，第九MOS管Q9的柵極通過(guò)第二十八電阻R28連接模擬前端U3，第九MOS管Q9的源極接地。
[0021]本實(shí)施例中，模擬前端U3包括功率器件，圖2為功率器件中采樣點(diǎn)的位置示意圖，圖2中，B為采樣點(diǎn)，I為電流方向，功率器件包括充電管和與充電管連接的放電管，采樣電路03的采樣點(diǎn)為充電管與放電管之間的節(jié)點(diǎn)。
[0022]具體的，本發(fā)明保護(hù)裝置使用在可移動(dòng)的能源存儲(chǔ)設(shè)備中，利用功率器件本身的內(nèi)阻作為取樣電阻進(jìn)行電流采樣。功率器件放電時(shí)通過(guò)低內(nèi)阻的鍍鎳磷銅片，將充電管和放電管聯(lián)通，然后取充電管與放電管之間的節(jié)點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。通過(guò)這種電流采樣方式，在設(shè)計(jì)中會(huì)降低成本，同時(shí)也減少走線的難度。這種方式能夠更加方便的將電流值獲取到。本實(shí)施例中由于利用的是功率器件的內(nèi)阻進(jìn)行采樣，功率器件本身的內(nèi)阻的離散性是很大的，而且偏差也大。通常下Rds = 4ι?Ω，若電流為40A其產(chǎn)生的采樣電壓將會(huì)是U=IR=40*0.004=160mV，當(dāng)個(gè)別器件Rds =2πιΩ，采樣電壓就會(huì)因此縮減一半只有80mV。為此在多級(jí)電流保護(hù)裝置中，可通過(guò)對(duì)功率器件內(nèi)阻進(jìn)行標(biāo)定來(lái)彌補(bǔ)器件的離散性。
[0023]圖3是本實(shí)施例中電流多級(jí)保護(hù)的坐標(biāo)示意圖,橫坐標(biāo)是保護(hù)時(shí)間，縱坐標(biāo)是過(guò)流值，也就保護(hù)電流，單片機(jī)U2對(duì)采樣電流進(jìn)行濾波及運(yùn)算得到實(shí)際電流值，然后將實(shí)際電流值與預(yù)先設(shè)定的電流參考值進(jìn)行對(duì)比得到過(guò)流值。為了方便理解，用一個(gè)表達(dá)式來(lái)表示就是1 = Ic -1r,其中1為過(guò)流值；Ic為實(shí)際電流值；Ir為電流參考值；這樣通過(guò)軟件算法將過(guò)流值(1)計(jì)算出來(lái)后，判斷1所處的范圍，根據(jù)1的范圍找到對(duì)應(yīng)的保護(hù)時(shí)間(電流保護(hù)時(shí)間)。也就是說(shuō)，1的范圍不同，其對(duì)應(yīng)的保護(hù)時(shí)間也不同。這樣達(dá)到了多級(jí)保護(hù)。圖3只給出了三級(jí)保護(hù)，第一級(jí)保護(hù)設(shè)置在40A，第二級(jí)保護(hù)設(shè)置在60A，第三級(jí)保護(hù)設(shè)置在IOOA，通過(guò)設(shè)計(jì)三級(jí)保護(hù)點(diǎn)的應(yīng)用，能大大減少無(wú)用功，使能耗降低60%。同理，以上述同樣的方式，在設(shè)定好分辨率后，鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)放電保護(hù)可以做到3-6級(jí)保護(hù)。通過(guò)不同的設(shè)定，達(dá)到實(shí)用性強(qiáng)、保護(hù)迅速等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，根據(jù)具體情況需要，可將其擴(kuò)展到更多級(jí)保護(hù)。
[0024]總之，在本實(shí)施例中，通過(guò)單片機(jī)U2對(duì)模擬前端Ul的功率器件進(jìn)行控制，在放電狀態(tài)下，使第十MOS管QlO導(dǎo)通來(lái)打開過(guò)流檢測(cè)端口(采樣點(diǎn))，使采樣電流信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)U2。單片機(jī)U2通過(guò)算法將采樣電流信號(hào)進(jìn)行濾波及運(yùn)算，將實(shí)際電流值計(jì)算出來(lái)。通過(guò)與預(yù)先設(shè)定的電流參考值進(jìn)行比較，得出過(guò)流值，然后得到過(guò)流保護(hù)信號(hào)，這是單片機(jī)U2與模擬前端U3通信，將關(guān)斷命令發(fā)至模擬前端U3，然后關(guān)斷第九MOS管Q9。本發(fā)明保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，保護(hù)級(jí)數(shù)多，數(shù)據(jù)分析方便，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行事先預(yù)防并告知用戶，這樣使鋰離子動(dòng)力電池更安全、可靠。本發(fā)明保護(hù)裝置在短時(shí)間內(nèi)有效的實(shí)施保護(hù)，保護(hù)更及時(shí)，能耗更低，保護(hù)效果更人性化，其使用也更加靈活、實(shí)用性強(qiáng)。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，包括模擬前端、與所述模擬前端連接并用于對(duì)電流進(jìn)行采樣的采樣電路、分別與所述采樣電路和模擬前端連接并對(duì)采樣電流進(jìn)行處理得到過(guò)流值的單片機(jī)，以及與所述模擬前端連接的開關(guān)電路；所述單片機(jī)依據(jù)所述過(guò)流值的大小來(lái)控制所述開關(guān)電路關(guān)閉相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述模擬前端包括功率器件，所述功率器件包括充電管和與所述充電管連接的放電管，所述采樣電路的采樣點(diǎn)為所述充電管與放電管之間的節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述開關(guān)電路的關(guān)斷時(shí)間與所述過(guò)流值的大小相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述采樣電路包括第十MOS管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述采樣電路還包括第十六電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第二十六電阻和第七電容；所述第七電容與第十六電阻并聯(lián)，并聯(lián)的一端分別與所述第二十二電阻的一端和第二十六電阻的一端連接，并聯(lián)的另一端接地；所述第十MOS管的漏極與所述第二十六電阻的另一端連接，所述第十MOS管的柵極通過(guò)所述第二十三電阻與所述單片機(jī)的第九引腳連接，所述第十MOS管的源極連接所述采樣點(diǎn)，所述第二十二電阻的另一端與所述單片機(jī)的第十引腳連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述采樣電路還包括依次串聯(lián)的第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第五電容，還包括第八MOS管、第十九電阻和第二十九電阻，所述第八MOS管的源極分別與所述第一電容的負(fù)極和第十九電阻的一端連接，所述第八MOS管的柵極分別與所述第十九電阻的另一端和第二十九電阻的一端連接，所述第二十九電阻的另一端連接所述模擬前端，所述第八MOS管的漏極與所述第十MOS管的源極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述開關(guān)電路包括第九MOS管和第二十八電阻，所述第九MOS管的漏極與所述第八MOS管的漏極連接，所述第九MOS管的柵極通過(guò)所述第二十八電阻連接所述模擬前端，所述第九MOS管的源極接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述單片機(jī)對(duì)采樣電流進(jìn)行濾波及運(yùn)算得到實(shí)際電流值，然后將實(shí)際電流值與預(yù)先設(shè)定的電流參考值進(jìn)行對(duì)比得到所述過(guò)流值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子動(dòng)力電池放電多級(jí)電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述第十MOS管在所述鋰離子動(dòng)力電池放電時(shí)導(dǎo)通。
【文檔編號(hào)】H02H7/18GK103515936SQ201310476442
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】唐冬明, 顏勇, 羅德鋒 申請(qǐng)人:深圳市朗科智能電氣股份有限公司