锂离子电池放电保护电路及锂离子电池放电装置的制作方法

本实用新型涉及电池放电保护技术领域，尤其涉及一种锂离子电池放电保护电路及锂离子电池放电装置。

背景技术：

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），主要是依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电时，Li+在两极性端之间往返嵌入和脱嵌，充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池是在消费电子领域和动力储能领域得到广泛应用的能量存储装置，为防止在非正常使用发生过充电或过放电现象时造成锂离子电池的损坏甚至发生安全事故，在锂离子电池实际使用时都有保护电路，保护电路通常具有过放电保护等功能。

目前，锂离子电池保护电路主要包括用于对锂离子电池的电压、电流进行检测的判定电路（通常为IC芯片和电阻电容）、以及用于关断/导通放电回路的开关元件（通常为MOS管）。当锂离子电池或其中某单体电池出现异常时，判定电路中的芯片通过收集到的电压、电流信息给出判定，在相应控制端输出不同的控制信号以控制相应的MOS管关断放电回路，进而保护锂离子电池安全。

近年来，锂离子电池在汽车启动电池、电动汽车和储能等领域的广泛应用，和消费领域不同的是，在这些应用领域中的锂离子电池电流可能高达百安培级别或更高，此时单个MOS管无法满足大电流通过的要求。对于小电流（如电动自行车的数十安培电流）级别锂离子电池，通常采用多只MOS管并联的方式来解决，但对于数百安培或更大电流的保护电路，采用多只MOS管M1~Mn并联，这样不仅体积庞大、成本不菲，而且在短路或很大电流流过时容易因电流分配不均衡而导致部分MOS管烧毁等问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种锂离子电池放电保护电路及锂离子电池放电装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：根据本实用新型的一方面，提供一种锂离子电池放电保护电路，包括与锂离子电池组相连的放电保护单元，连接于用电设备和锂离子电池组的放电回路的直流接触器单元，以及与放电保护单元、直流接触器单元均相连的MOS开关单元；该MOS开关单元为MOS开关M2；其中，放电保护单元对锂离子电池组进行数据实时采集及判断比较并输出放电控制信号；MOS开关单元根据放电控制信号控制直流接触器单元来断开或导通放电回路。

优选地，所述放电保护单元包括与锂离子电池组相连的锂离子电池保护芯片及电阻电容元件，锂离子电池保护芯片包含用于对锂离子电池组进行数据实时采集的电压输入端、用于输出放电控制信号的放电控制端DO、以及用于对用电设备进行实时信号采集的触发端VM。

优选地，所述直流接触器单元包括串连接于用电设备和锂离子电池组的充电回路的包含驱动线圈L2的直流接触器K2；所述直流接触器K2为常闭式直流接触器；所述驱动线圈L2和MOS开关单元串连接于所述锂离子电池组的正极端B+和负极端B-之间。

优选地，所述放电保护单元的锂离子电池保护芯片为共负极结构的锂离子电池保护芯片；直流接触器K2串连接于用电设备的正极端P+和锂离子电池组的正极端B+之间；触发端VM与用电设备的正极端P+相连。

优选地，所述MOS开关M2为NMOS管；MOS开关M2的栅极与放电控制端DO另一端相连，MOS开关M2的漏极与驱动线圈L2相连，MOS开关M2的源极与锂离子电池组的负极端B-相连。

优选地，所述放电保护单元的锂离子电池保护芯片为共正极结构的锂离子电池保护芯片；所述直流接触器K2串连接于用电设备的负极端P-和锂离子电池组的负极端B-之间；触发端VM与用电设备的负极端P-相连。

优选地，所述MOS开关M2为PMOS管；MOS开关M2的栅极与放电控制端DO相连，MOS开关M2的源极与驱动线圈L2相连；MOS开关M2的栅极与锂离子电池组的负极端B-相连。

根据本实用新型的另一方面，提供一种锂离子电池放电装置，包括锂离子电池组，以及上述的锂离子电池放电保护电路，该锂离子电池放电保护电路与锂离子电池组设置在一起。

实施本实用新型锂离子电池放电保护电路的技术方案，具有如下优点或有益效果：本实用新型锂离子电池放电保护电路的放电保护单元对锂离子电池组进行数据实时采集及判断比较并输出放电控制信号，当锂离子电池组出现过放电异常情况时，输出放电异常的放电控制信号；MOS开关单元根据该放电控制信号控制直流接触器单元来断开或导通对锂离子电池组的放电回路，起到保护锂离子电池组的作用，由于直流接触器可以通过很大的工作电流，因而本电路适用于百安培以上大电流放电的锂离子电池放电装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本实用新型锂离子电池放电保护电路第一实施例的电路示意图；

图2是本实用新型锂离子电池放电保护电路第二实施例的电路示意图；

图3是本实用新型锂离子电池放电保护电路第三实施例的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行电路和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

本实用新型提供了锂离子电池放电保护电路的多种实施例，实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就只有这几种实现方式。

实施例一：

如图1所示，本实用新型锂离子电池放电保护电路，包括与锂离子电池组200相连的放电保护单元10，连接于用电设备300和锂离子电池组200的放电回路的直流接触器单元30，以及与放电保护单元10、直流接触器单元30均相连的MOS开关单元20。其中，放电保护单元10对锂离子电池组200进行数据实时采集及判断比较并输出放电控制信号；MOS开关单元20为MOS开关M2，根据放电控制信号控制直流接触器单元30来断开或导通对锂离子电池组200的放电回路。

锂离子电池放电保护电路的放电保护单元对锂离子电池组进行数据实时采集及判断比较并输出放电控制信号，当锂离子电池组出现过放电异常情况时，输出放电异常的放电控制信号；MOS开关单元根据该放电控制信号控制直流接触器单元来断开或导通对锂离子电池组的放电回路，起到保护锂离子电池组的作用，由于直流接触器可以通过很大的工作电流，因而本电路适用于百安培以上大电流放电的锂离子电池放电装置。

本实用新型锂离子电池放电保护电路的放电保护单元10包括与锂离子电池组200相连的锂离子电池保护芯片（图未示出）及电阻电容元件（图未示出），锂离子电池保护芯片包含用于对锂离子电池组200进行数据实时采集的电压输入端11、用于输出放电控制信号的放电控制端DO、以及用于对用电设备300进行实时信号采集的触发端VM。优选的，触发端VM一端与锂离子电池保护芯片11相连、另一端连接于用电设备300的一极性端，锂离子电池保护芯片根据触发端VM采集的信号使锂离子电池放电保护电路恢复正常状态。更为具体的，锂离子电池组200的单体电池的数量可以为1至N个，当锂离子电池组200只有一个单体电池时，即锂离子电池组200为锂离子电池；当锂离子电池组200有多个单体电池时，即锂离子电池组200为锂离子电池组。

本实用新型锂离子电池放电保护电路的直流接触器单元30包括串连接于用电设备300和锂离子电池组200的放电回路的包含驱动线圈L2的直流接触器K2；驱动线圈L2和MOS开关单元20串连接于锂离子电池组200的正极端B+和负极端B-之间，该直流接触器K2为常闭式直流接触器。

本实用新型锂离子电池放电保护电路的放电保护单元10采用不同的锂离子电池保护芯片，使得本实用新型具有完全不同电路连接结构，具体的，锂离子电池保护芯片可以为共负极结构的锂离子电池保护芯片或共正极结构的锂离子电池保护芯片。

实施例二：

如图2所示，在本实施例锂离子电池放电保护电路中，放电保护单元10的锂离子电池保护芯片为共负极结构的锂离子电池保护芯片，此时，MOS开关单元20的MOS开关M2为NMOS管；其对应的锂离子电池放电保护电路具体为：放电保护单元10连接于锂离子电池组200的正极端B+和负极端B-之间，直流接触器单元30连接于用电设备300的正极端P+和锂离子电池组200的正极端B+之间，MOS开关单元20与放电保护单元10、直流接触器单元30均相连。其中，放电保护单元10对锂离子电池组200进行数据实时采样及判断比较并输出放电控制信号；MOS开关单元20根据该放电控制信号控制直流接触器单元30来断开或导通对锂离子电池组200的放电回路。

在本实用新型锂离子电池放电保护电路中，直流接触器单元30的直流接触器K2串连接于用电设备300的正极端P+和锂离子电池组200的正极端B+之间；触发端VM与用电设备300的正极端P+相连；驱动线圈L2和MOS开关M2串连接于锂离子电池组200的正极端B+和负极端B-之间。MOS开关M2的栅极与放电控制端DO相连，MOS开关M2的漏极与驱动线圈L2相连，MOS开关M2的源极与锂离子电池组200的负极端B-相连。

本实用新型锂离子电池放电保护电路，当启动用电设备当需要放电时，当锂离子电池组处于正常状态时，放电保护单元10的放电控制端DO将输出高电平信号，MOS开关单元20处于断开状态，驱动线圈L2中没有电流流过，直流接触器K2的常闭闭合，锂离子电池组200通过直流接触器K2向用电设备300进行放电；当放电保护单元10检测到放电过程中某个单体电池或整个电池电压低于预设过放电保护电压时，将在放电控制端DO输出低电平的放电控制信号，该低电平的放电控制信号控制MOS开关单元20导通，驱动线圈L2游电流流过，直流接触器K2恢复常开状态，对用电设备300的放电电流被切断，进而保护锂离子电池组200不会因过放电而损坏。在导通状态下流经驱动线圈L2的电流将取自锂离子电池组200，但和放电过程的大电流相比造成的电能损失可以忽略不计。

本实施例的工作原理与实施例一相同，其他相同部分在此不再赘述，详细内容请参见实施例一。

实施例三：

如图3所示，在本实施例锂离子电池放电保护电路中，放电保护单元10的锂离子电池保护芯片11为共正极结构的锂离子电池保护芯片，此时，MOS开关单元20的MOS开关M2为PMOS管；其对应的锂离子电池放电保护电路具体为：放电保护单元10连接于与锂离子电池直流接触器单元30均连接于用电设备300的负极端P-和锂离子电池组200的负极端B-之间，MOS开关单元20与放电保护单元10、直流接触器单元30均相连。其中，放电保护单元10对锂离子电池组200进行数据实时采样及判断比较并输出放电控制信号；MOS开关单元20根据放电控制信号控制直流接触器单元30来断开或导通对锂离子电池组200的放电回路。

更为具体的，直流接触器K2连接于用电设备300的负极端P-和锂离子电池组200的负极端B-之间；触发端VM与用电设备300的负极端P-相连；驱动线圈L2和MOS开关M2串连接于锂离子电池组200的正极端B+和负极端B-之间。MOS开关M2的栅极与放电控制端DO相连，MOS开关M2的源极与驱动线圈L2相连；MOS开关M2的漏极与锂离子电池组200的负极端B-相连。

本实用新型锂离子电池放电保护电路，当启动用电设备需要放电时，当锂离子电池组处于正常状态时，放电保护单元10的放电控制端DO将输出低电平信号，MOS开关单元20处于断开状态，驱动线圈L2中没有电流流过，直流接触器K2的触点闭合，锂离子电池组200通过直流接触器K2向用电设备300进行放电；当放电保护单元10检测到放电过程中某个单体电池电压低于预设过放电保护电压时，将在放电控制端DO输出高电平的放电控制信号，该高电平的放电控制信号控制MOS开关单元20断开，流过驱动线圈L2的电流被切断，直流接触器K2恢复常开状态，对用电设备300的放电电流被切断，进而保护锂离子电池组200不会因过放电而损坏。在导通状态下流经驱动线圈L2的电流将取自锂离子电池组200，但和放电过程的大电流相比造成的电能损失可以忽略不计。

本实施例的工作原理与实施例一和二相同，其他相同部分在此不再赘述，详细内容请参见实施例一和二。

实施例四：

本实用新型还提供了一种锂离子电池放电装置实施例，具体包括锂离子电池组200，以及上述实施例中的锂离子电池放电保护电路100，该锂离子电池放电保护电路100与锂离子电池组200设置在一起形成锂离子放电装置，通过锂离子电池放电保护电路100实现对锂离子电池组200的放电保护。

本实施例的具体放电过程及工作原理与实施例一至三相同，详细内容请参见实施例一至三，其他相同部分在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。