本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法和系統(tǒng)，采用在放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效晶體管回路中串聯(lián)大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻，限制動(dòng)力鋰電池組短路放電瞬間電流在一定的范圍內(nèi)；負(fù)載短路采樣檢測(cè)點(diǎn)電壓大于0.7V，喚醒快速短路檢測(cè)和控制電路并及時(shí)關(guān)斷放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效晶體管；放電負(fù)載短路時(shí)，一旦放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效晶體管或快速短路檢測(cè)和控制電路失效沒(méi)能及時(shí)關(guān)斷場(chǎng)效晶體管時(shí)，大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻，也將在0.5s內(nèi)變成高阻態(tài)阻斷短路電流，將短路電流限制在mA級(jí)，將成萬(wàn)倍地提高系統(tǒng)的安全可靠性；快速短路電流檢測(cè)和控制電路的靜態(tài)電流<2μA，以保護(hù)該放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效晶體管不會(huì)發(fā)生過(guò)流擊穿，從而有效提高動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)的可靠性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法和系統(tǒng)，籍此方法和系統(tǒng)可以有效提高動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)的可靠性。
技術(shù)介紹
動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)5年來(lái)的應(yīng)用歷史發(fā)生了多起著火爆炸惡性安全事故，其中部分原因就是由動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)(BMS)中短路保護(hù)失效引起的。動(dòng)力鋰電池輸出電流能力很強(qiáng)，與傳統(tǒng)成熟的鉛酸電池有著顯著區(qū)別，給鋰電池的短路保護(hù)的可靠性帶來(lái)了困難。其工作原理如圖1所示，其中鋰電池的內(nèi)阻=歐姆電阻+極化電阻: I，由于動(dòng)力鋰電池組有很強(qiáng)的電容特性，開(kāi)始放電瞬間極化電阻接近于零，48V/10AH動(dòng)力鋰電池組短路放電瞬間可以達(dá)到1KA，時(shí)間大于10 μ S。2，由于動(dòng)力鋰電池的極化電阻在有效放電期間變化很小，同時(shí)歐姆電阻也可以制造得很小，即動(dòng)力鋰電池組的內(nèi)阻很小，48V/10AH動(dòng)力鋰電池組的內(nèi)阻通常為50 πιΩ左右，短時(shí)間內(nèi)(s數(shù)量級(jí))可以給出>100Α。3,48V/10AH動(dòng)力鋰電池組負(fù)載短路,開(kāi)始放電瞬間高達(dá)1KA,時(shí)間大于10 μ s,足可以將放電過(guò)流保護(hù)用MOSFET電流擊穿而短路；而后繼續(xù)給出>100A電流(s數(shù)量級(jí))。對(duì)內(nèi)可能引起鋰電池組中的個(gè)別電芯過(guò)熱發(fā)生著火爆炸；對(duì)外可能引起負(fù)載過(guò)熱發(fā)生著火。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的 是要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)方法和系統(tǒng)，以解決動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)的可靠性問(wèn)題。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是采用下述的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn): 一種高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法，其特征在于:所述方法包括: (1)采用大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)限制設(shè)定短路電流流過(guò)放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)，以保護(hù)該放電過(guò)流保護(hù)MOSFET關(guān)斷時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)流擊穿； (2)當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，負(fù)載短路采樣檢測(cè)點(diǎn)電壓(WKUPV)將大于0.7V，喚醒快速短路檢測(cè)和控制電路； (3)所述快速短路檢測(cè)和控制電路檢測(cè)放電電流大于所述設(shè)定的短路電流時(shí)，及時(shí)關(guān)斷所述的放電過(guò)流保護(hù)MOSFET ； (4)當(dāng)所述放電過(guò)流保護(hù)MOSFET失效短路或所述快速短路檢測(cè)和控制電路失效沒(méi)能及時(shí)關(guān)斷所述放電過(guò)流保護(hù)MOSFET時(shí)，所述的大功率PTC將在0.5秒內(nèi)自動(dòng)變成高阻態(tài)阻斷短路電流。上述(I)所述的采用大功率PTC限制設(shè)定短路電流流過(guò)放電過(guò)流保護(hù)M0SFET，是指在所述放電過(guò)流保護(hù)MOSFET回路中串聯(lián)大功率PTC。上述(I)所述的設(shè)定短路電流為3至4倍的額定工作電流。所述的大功率PTC選用1.5倍額定工作電流。 所述的快速短路電流檢測(cè)和控制電路包括負(fù)載短路采樣電壓檢測(cè)點(diǎn)以及負(fù)載電流檢測(cè)點(diǎn)，所述的負(fù)載短路采樣電壓檢測(cè)點(diǎn)與所述的大功率PTC的一端連接，所述的負(fù)載電流檢測(cè)點(diǎn)連接到電流檢測(cè)電阻，所述快速短路電流檢測(cè)和控制電路的輸出與所述放電過(guò)流保護(hù)MOSFET的柵極連接。所述的快速短路檢測(cè)和控制電路的靜態(tài)電流小于2 μ Α，但所述快速短路檢測(cè)和控制電路的全部響應(yīng)時(shí)間累計(jì)小于50 μ S。一種高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制系統(tǒng)，所述短路保護(hù)控制系統(tǒng)包括鋰電池組、放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)回路、電流檢測(cè)電阻以及快速短路電流檢測(cè)和控制電路，其特征在于:所述放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)回路中串聯(lián)大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)，所述快速短路電流檢測(cè)和控制電路包括負(fù)載短路采樣電壓檢測(cè)點(diǎn)以及負(fù)載電流檢測(cè)點(diǎn)，所述的負(fù)載短路采樣電壓檢測(cè)點(diǎn)與所述的大功率PTC的一端連接，所述的負(fù)載電流檢測(cè)點(diǎn)連接到電流檢測(cè)電阻，所述快速短路電流檢測(cè)和控制電路的輸出與所述放電過(guò)流保護(hù)MOSFET的柵極連接，當(dāng)所述快速短路檢測(cè)和控制電路檢測(cè)放電電流大于設(shè)定的短路電流時(shí)，及時(shí)關(guān)斷所述的放電過(guò)流保護(hù)M0SFET。所述的設(shè)定短路電流為3至4倍的額定工作電流。所述的大功率PTC選用1.5倍額定工作電流。當(dāng)負(fù)載短路采樣檢測(cè)點(diǎn)電壓(WKUPV)大于0.7V時(shí)，所述的快速短路檢測(cè)和控制電路被喚醒進(jìn)入工作狀態(tài)。所述的快速短路檢測(cè)和控制電路的靜態(tài)電流小于2 μ Α,但所述快速短路檢測(cè)和控制電路的全部響應(yīng)時(shí)間累計(jì)小于50 μ S。 本專(zhuān)利技術(shù)提供的高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法以及控制系統(tǒng)，采用在放電過(guò)流保護(hù)MOSFET回路中串聯(lián)大功率PTC，利用PTC-Snapback(電流折返)保護(hù)電流的特性，限制住動(dòng)力鋰電池組短路放電瞬間電流在一定的范圍內(nèi)；放電負(fù)載短路時(shí)，一旦放電過(guò)流保護(hù)MOSFET失效短路或快速短路檢測(cè)和控制電路失效沒(méi)能及時(shí)關(guān)斷MOSFET時(shí)，大功率PTC，也將在0.5s內(nèi)變成高阻態(tài)阻斷短路電流，將短路電流限制在mA級(jí)，將成萬(wàn)倍地提高系統(tǒng)的安全可靠性；快速短路電流檢測(cè)和控制電路的靜態(tài)電流〈2 μ Α,當(dāng)放電負(fù)載短路時(shí)，WKUPV將大于0.7V，喚醒快速短路檢測(cè)和控制電路及時(shí)關(guān)斷放電過(guò)流保護(hù)MOSFET直到去掉負(fù)載，以保護(hù)該放電過(guò)流保護(hù)MOSFET不會(huì)發(fā)生過(guò)流擊穿，從而有效提高動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)的可靠性。附圖說(shuō)明圖1是鋰電池內(nèi)阻的電壓電流曲線 圖2是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例電路原理框 圖3是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例放電短路保護(hù)原理 圖4是大功率PTC電流折返電流電壓曲線 圖5是本專(zhuān)利技術(shù)放電過(guò)流保護(hù)MOSFET安全工作電壓電流曲線圖。具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)一步加以描述:為解決動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)的可靠性問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法包括: (O采用大功率PTC限制某個(gè)設(shè)定的短路電流流過(guò)放電過(guò)流保護(hù)MOSFET，以保護(hù)當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，該放電過(guò)流保護(hù)MOSFET關(guān)斷時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)流擊穿。具體是在放電過(guò)流保護(hù)MOSFET回路中串聯(lián)高壓大功率PTC。(2)當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，WKUPV將大于0.7V，喚醒與電流檢測(cè)電阻連接的快速短路檢測(cè)和控制電路，該快速短路檢測(cè)和控制電路的靜態(tài)電流小于2 μ A，但電路全部響應(yīng)時(shí)間累計(jì)小于50 μ S。(3)快速短路檢測(cè)和控制電路檢測(cè)到放電電流大于所設(shè)定的短路電流時(shí)，及時(shí)關(guān)斷所述的放電過(guò)流保護(hù)MOSFET。(4)當(dāng)放電過(guò)流保護(hù)MOSFET失效短路或快速短路檢測(cè)和控制電路失效沒(méi)能及時(shí)關(guān)斷該放電過(guò)流保護(hù)MOSFET時(shí)，所述的大功率PTC將在0.5秒內(nèi)自動(dòng)變成高阻態(tài)阻斷短路電流。本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例同時(shí)提供了依據(jù)上述動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法的動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制系統(tǒng)，以動(dòng)力鋰電池電動(dòng)自行車(chē)電池管理系統(tǒng)BMS過(guò)流保護(hù)為例，請(qǐng)參見(jiàn)圖2、圖3所示，本實(shí)施例動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制系統(tǒng)包括鋰電池組、放電過(guò)流保護(hù)MOSFET回路、電流檢測(cè)電阻以及快速短路電流檢測(cè)和控制電路。放電過(guò)流保護(hù)MOSFET回路中串聯(lián)高壓大功率PTC，快速短路電流檢測(cè)和控制電路的負(fù)載短路采樣電壓檢測(cè)點(diǎn)與大功率高壓PTC的一端連接，快速短路電流檢測(cè)和控制電路的負(fù)載電流檢測(cè)點(diǎn)連接到由三個(gè)15mQ/2W電阻并聯(lián)構(gòu) 成的電流檢測(cè)電阻，快速短路電流檢測(cè)和控制電路的輸出與放電過(guò)流保護(hù)MOSFET的柵極G連接，當(dāng)快速短路檢測(cè)和控制電路檢測(cè)放電電流大于設(shè)定的短路電流時(shí)，及時(shí)關(guān)斷所述的放電過(guò)流保護(hù)M0SFET。放電過(guò)流保護(hù)MOSFET回路中串聯(lián)高壓大功率PTC，M0SFET漏極D連接到高壓大功率PTC，MOSFET源極本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法，其特征在于：所述方法包括：（1）采用大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻限制設(shè)定短路電流流過(guò)放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以保護(hù)該放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管關(guān)斷時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)流擊穿；（2）當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，負(fù)載短路采樣檢測(cè)點(diǎn)電壓將大于0.7V，喚醒快速短路檢測(cè)和控制電路；（3）所述快速短路檢測(cè)和控制電路檢測(cè)放電電流大于所述設(shè)定的短路電流時(shí)，及時(shí)關(guān)斷所述的放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管；（4）當(dāng)所述放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管失效短路或所述快速短路檢測(cè)和控制電路失效沒(méi)能及時(shí)關(guān)斷所述放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述的大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻將在0.5秒內(nèi)自動(dòng)變成高阻態(tài)阻斷短路電流。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法，其特征在于:所述方法包括: (1)采用大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻限制設(shè)定短路電流流過(guò)放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以保護(hù)該放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管關(guān)斷時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)流擊穿； (2)當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，負(fù)載短路采樣檢測(cè)點(diǎn)電壓將大于0.7V，喚醒快速短路檢測(cè)和控制電路； (3)所述快速短路檢測(cè)和控制電路檢測(cè)放電電流大于所述設(shè)定的短路電流時(shí)，及時(shí)關(guān)斷所述的放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管；(4)當(dāng)所述放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管失效短路或所述快速短路檢測(cè)和控制電路失效沒(méi)能及時(shí)關(guān)斷所述放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述的大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻將在0.5秒內(nèi)自動(dòng)變成高阻態(tài)阻斷短路電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法，其特征在于:上述(I)所述的采用大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻限制設(shè)定短路電流流過(guò)放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是指在所述放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管回路中串聯(lián)大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法，其特征在于:上述(I)所述的設(shè)定短路電流為3至4倍的額定工作電流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法，其特征在于:所述的大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻選用1.5倍額定工作電流。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高安全性動(dòng)力鋰電池組放電短路保護(hù)控制方法，其特征在于:所述的快速短路電 流檢測(cè)和控制電路包括負(fù)載短路采樣電壓檢測(cè)點(diǎn)以及負(fù)載電流檢測(cè)點(diǎn)，所述的負(fù)載短路采樣電壓檢測(cè)點(diǎn)與所述的大功率正溫度系數(shù)熱敏電阻的一端連接，所述的負(fù)載電流檢測(cè)點(diǎn)連接到電流檢測(cè)電阻，所述快速短路電流檢測(cè)和控制電路的輸出與所述放電過(guò)流保護(hù)場(chǎng)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧圣凱，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：蘇州中元?jiǎng)恿萍加泄?/a>，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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