鋰離子動力電池保護裝置及方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種鋰離子動力電池保護裝置及方法，涉及鋰電池保護技術領域。該裝置包括：至少兩個保護板，分別與設定數量的電芯組電性連接，用于對所連接的電芯組的狀態進行管理，其中，所述設定數量小于鋰電池內電芯組的總數量。本發明實施例提供的鋰離子動力電池保護裝置及方法，以實現對電芯組的模塊化管理，從而解決容易造成接錯線，生產效率低下，維護不方便的問題。
【專利說明】
鋰離子動力電池保護裝置及方法
技術領域
[0001]本發明實施例涉及鋰電池保護技術，尤其涉及一種鋰離子動力電池保護裝置及方法。
【背景技術】
[0002]鋰電池組由于具有體積小、質量輕、電壓高、功率大、自放電少以及使用壽命長等優點，使其逐漸成為動力電池的主流。其中，多個電芯通過并聯或串聯的方式構成電芯組，多個電芯組通過串聯或并聯的方式連接，并裝入電池箱構成鋰電池。電池管理系統通過檢測線與每個電芯組連接，用于對電池的狀態進行管理。
[0003]由于，通常一個鋰電池內電芯組的數量都在100個左右甚至更多，且所有連接電芯組和電池管理系統的檢測線都必須在電芯成組裝入電池箱時接線。因此容易造成接錯線，生產效率低下，維護不方便的問題。
【發明內容】
[0004]本發明實施例提供一種鋰離子動力電池保護裝置及方法，以實現對電芯組的模塊化管理，從而解決容易造成接錯線，生產效率低下，維護不方便的問題。
[0005]第一方面，本發明實施例提供了一種鋰離子動力電池保護裝置，設置在鋰電池內，該裝置包括:
[0006]至少兩個保護板，分別與設定數量的電芯組電性連接，用于對所連接的電芯組的狀態進行管理，其中，所述設定數量小于鋰電池內電芯組的總數量。
[0007]進一步的，所述保護板包括:
[0008]采樣單元，與所述設定數量的電芯組電性連接，用于對所連接的電芯組的電池信息數據進行采樣；
[0009]控制單元，與所述采樣單元電性連接，用于根據采集的電芯組的電池信息數據，對所述電芯組的狀態進行管理。
[0010]進一步的，所述采樣單元包括:
[0011]電壓采樣電路，用于實時采集所連接的電芯組的電壓數據；
[0012]溫度采樣電路，用于實時采集所連接的電芯組的溫度數據。
[0013]進一步的，所述控制單元包括:
[0014]充放電保護電路，與所述電壓采樣電路電性連接，用于當檢測出所連接的任一電芯組電壓與其他電芯組電壓不一致時，關閉該電芯組；
[0015]溫度保護電路，與所述溫度采樣電路電性連接，用于當檢測出所連接的任一電芯組溫度高于設定閾值時，關閉該電芯組；
[0016]保護撤銷電路，與所述電壓采樣電路和所述溫度采樣電路電性連接，用于當檢測出已關閉電芯組的電壓與其他電芯組電壓一致，且溫度低于設定閾值時，開啟該電芯組。
[0017]進一步的，所述控制單元還包括過充電保護電路和過放電保護電路。
[0018]進一步的，所述控制單元包括作為電芯組開關器件的MOS管。
[0019]進一步的，所述的裝置還包括:
[0020]通信單元，與所述控制單元電性連接，用于對所述控制單元進行數據通信。
[0021 ]進一步的，所述的裝置還包括:
[0022]電池管理系統，與所述保護板電性連接，用于對整個鋰電池的充放電狀態進行管理。
[0023]進一步的，所述鋰電池為汽車專用鋰離子動力電池。
[0024]本發明實施例通過在鋰電池內增設多個保護板，分別與設定數量的電芯組電性連接，用于對鋰電池內電芯組的狀態進行模塊化管理。從而解決將鋰電池內所有電芯組與電池管理系統直接連接時，因為電芯組數量大造成的接錯線、生產效率低下、和維護不方便的問題。
[0025]第二方面，本發明實施例還提供了一種鋰離子動力電池保護方法，所述方法包括:
[0026]實時獲取設定數量的電芯組的電壓值和/或溫度值，其中，所述設定數量小于鋰電池內電芯組的總數量；
[0027]如果任一電芯組的電壓值與其他電芯組的電壓值不一致，和/或，任一電芯組的溫度值高于設定閾值時，關閉該電芯組；
[0028]如果關閉的電芯組的電壓值與其他電芯組的電壓值一致，且溫度值低于設定閾值時，開啟該電芯組。
[0029]本發明實施例通過實時獲取設定數量的電芯組的電壓值和溫度值，然后根據獲取的電壓值和溫度值對電芯組進行充放電管理和熱管理，從而實現對電芯組的模塊化管理。進而降低對電芯組的問題檢查難度和維護難度。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發明實施例一提供的一種鋰離子動力電池保護裝置的結構示意圖；
[0031 ]圖2是本發明實施例二提供的一種保護板的結構示意圖；
[0032]圖3是本發明實施例二提供的一種電池模塊的結構示意圖；
[0033]圖4是本發明實施例三提供的一種鋰離子動力電池保護方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
[0035]實施例一
[0036]圖1是本發明實施例一提供的一種鋰離子動力電池保護裝置的結構示意圖。本實施例可適用于對鋰電池內電芯組進行模塊化管理的情況。參見圖1，本實施例提供的鋰離子動力電池保護裝置10設置在鋰電池01內，包括:至少兩個保護板110。
[0037]其中，保護板110分別與設定數量的電芯組120電性連接，用于對所連接的電芯組120的狀態進行管理，其中，所述設定數量小于鋰電池01內電芯組120的總數量，設定數量可以為一個或多個。具體的，電芯組120的狀態可以包括電芯組120的充電狀態、放電狀態、溫度狀態、過充電保護狀態和過放電保護狀態中的至少一種。
[0038]例如，一個鋰電池內包括100個電芯組，將每10個電芯組與一個保護板連接。這樣一個鋰電池內就包含10個保護板，每個保護板對其所連接的10個電芯組進行狀態的管理。
[0039]本實施例提供的技術方案，通過在鋰電池內增設多個保護板，分別與設定數量的電芯組電性連接，用于對鋰電池內電芯組的狀態進行模塊化管理。從而解決將鋰電池內所有電芯組與電池管理系統直接連接時，因為電芯組數量大造成的接錯線、生產效率低下、和維護不方便的問題。
[0040]為實現對整個鋰電池的狀態的管理和監控，本實施例提供的鋰離子動力電池保護裝置還可以包括電池管理系統。
[0041 ]其中，電池管理系統，與所述保護板電性連接，用于對整個鋰電池的充電狀態、放電狀態、溫度狀態、過充電保護狀態和過放電保護狀態中的至少一種進行管理。
[0042]進一步的，所述鋰電池可以為汽車專用鋰離子動力電池。
[0043]實施例二
[0044]圖2是本發明實施例二提供的一種保護板的結構示意圖。本實施例以上述實施例為基礎進行優化。參見圖2，本實施例中的保護板可以包括:采樣單元111和控制單元112。
[0045]其中，采樣單元111，與所述設定數量的電芯組電性連接，用于對所連接的電芯組的電池信息數據進行采樣;控制單元112，與所述采樣單元電性連接，用于根據采集的電芯組的電池信息數據，對所述電芯組的狀態進行管理。具體的，采樣單元111對所連接的電芯組的電池信息數據的采樣周期可以根據需要設定，也可以實時對所連接的電芯組的電池信息數據進行采樣。
[0046]本實施例的技術方案，通過采樣模塊對所述設定數量的電芯組的電池信息數據進行采樣，控制模塊根據采樣得到的電池信息數據對所述設定數量的電芯組的狀態進行管理。從而實現對鋰電池內電芯組的模塊化采樣和狀態管理。
[0047]進一步的，所述采樣單元可以包括:電壓采樣電路和溫度采樣電路。
[0048]其中，電壓采樣電路，用于實時采集所連接的電芯組的電壓數據;溫度采樣電路，用于實時采集所連接的電芯組的溫度數據。溫度采樣電路可以包括溫度傳感器，用于電芯組溫度的采集。具體的，溫度傳感器可以是熱電阻溫度傳感器，也可以是熱電偶溫度傳感器。
[0049]進一步的，所述控制單元可以包括:充放電保護電路、溫度保護電路和保護撤銷電路。
[0050]其中，充放電保護電路，與所述電壓采樣電路電性連接，用于當檢測出所連接的任一電芯組電壓與其他電芯組電壓不一致時，關閉該電芯組。
[0051]溫度保護電路，與所述溫度采樣電路電性連接，用于當檢測出所連接的任一電芯組溫度高于設定閾值時，關閉該電芯組。
[0052]保護撤銷電路，與所述電壓采樣電路和所述溫度采樣電路電性連接，用于當檢測出已關閉電芯組的電壓與其他電芯組電壓一致，且溫度低于設定閾值時，開啟該電芯組。
[0053]具體的，用于實現電芯組開啟和關閉的器件可以是晶體三極管，也可以是MOS管。從開關控制的靈活性和應用環境的穩定性出發，優選是MOS管作為控制單元的開關器件。
[0054]為實現對所連接電芯組的過充電和過放電保護，所述控制單元還可以包括過充電保護電路和過放電保護電路。本領域技術人員可以理解的是，現有技術中過充電保護電路和過放電保護電路有多種，本實施例對此并不限制。
[0055]為實現模塊間的數據通信，本實施例所述的裝置還包括:通信單元。
[0056]其中，通信單元，與所述控制單元電性連接，用于對所述控制單元進行數據通信。為實現對整個鋰電池的狀態進行管理，可以將保護板對所連接電芯組的狀態管理信息通過通信單元發送給電池管理系統。具體的，通信單元可以是無線通信單元，也可以是有線通信單元。若是無線通信單元，則該無線通信單元可以包括用于接收信號和發送信號的天線、用于對發送信號進行編碼的編碼器和用于對接收信號解碼的解碼器。若是有線通信單元，則該有線通信單元可以包括用于傳輸信號的信號線，為方便連接，優選是排線。
[0057]圖3是本發明實施例二提供的一種電池模塊的結構示意圖。參見圖3，為方便對電芯組的管理和維護，將保護板110和其連接的設定數量的電芯組120集成作為一個電池模塊20，一個鋰電池可以由多個電池模塊20組成。
[0058]實施例三
[0059]圖4是本發明實施例三提供的一種鋰離子動力電池保護方法的流程圖。本實施例由上述實施例所述的鋰離子動力電池保護裝置來執行。參見圖4，本實施例提供的鋰電池保護方法包括:
[0060]S110、實時獲取設定數量的電芯組的電壓值和/或溫度值，其中，所述設定數量小于鋰電池內電芯組的總數量；
[0061 ] SI 20、如果任一電芯組的電壓值與其他電芯組的電壓值不一致，和/或，任一電芯組的溫度值高于設定閾值時，關閉該電芯組；
[0062]其中，設定閾值可以是任一溫度值，根據電芯的耐熱性，優選是60攝氏度。
[0063]S130、如果關閉的電芯組的電壓值與其他電芯組的電壓值一致，且溫度值低于設定閾值時，開啟該電芯組。
[0064]本發明實施例通過實時獲取設定數量的電芯組的電壓值和溫度值，然后根據獲取的電壓值和溫度值對電芯組進行充放電管理和熱管理，從而實現對電芯組的模塊化管理。進而降低對電芯組的問題檢查難度和維護難度。
[0065]注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。
【主權項】
1.一種鋰離子動力電池保護裝置，設置在鋰電池內，其特征在于，包括: 至少兩個保護板，分別與設定數量的電芯組電性連接，用于對所連接的電芯組的狀態進行管理，其中，所述設定數量小于鋰電池內電芯組的總數量。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保護板包括: 采樣單元，與所述設定數量的電芯組電性連接，用于對所連接的電芯組的電池信息數據進行采樣； 控制單元，與所述采樣單元電性連接，用于根據采集的電芯組的電池信息數據，對所述電芯組的狀態進行管理。3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述采樣單元包括: 電壓采樣電路，用于實時采集所連接的電芯組的電壓數據； 溫度采樣電路，用于實時采集所連接的電芯組的溫度數據。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述控制單元包括: 充放電保護電路，與所述電壓采樣電路電性連接，用于當檢測出所連接的任一電芯組電壓與其他電芯組電壓不一致時，關閉該電芯組； 溫度保護電路，與所述溫度采樣電路電性連接，用于當檢測出所連接的任一電芯組溫度高于設定閾值時，關閉該電芯組； 保護撤銷電路，與所述電壓采樣電路和所述溫度采樣電路電性連接，用于當檢測出已關閉電芯組的電壓與其他電芯組電壓一致，且溫度低于設定閾值時，開啟該電芯組。5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制單元還包括過充電保護電路和過放電保護電路。6.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制單元包括作為電芯組開關器件的MOS 管。7.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括: 通信單元，與所述控制單元電性連接，用于對所述控制單元進行數據通信。8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 電池管理系統，與所述保護板電性連接，用于對整個鋰電池的充放電狀態進行管理。9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鋰電池為汽車專用鋰離子動力電池。10.—種鋰離子動力電池保護方法，采用權利要求1-9任一所述的鋰離子動力電池保護裝置來執行，其特征在于，所述方法包括: 實時獲取設定數量的電芯組的電壓值和/或溫度值，其中，所述設定數量小于鋰電池內電芯組的總數量； 如果任一電芯組的電壓值與其他電芯組的電壓值不一致，和/或，任一電芯組的溫度值尚于設定閾值時，關閉該電芯組； 如果關閉的電芯組的電壓值與其他電芯組的電壓值一致，且溫度值低于設定閾值時，開啟該電芯組。
【文檔編號】H01M10/48GK105958140SQ201610508839
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】袁書第, 黨奎, 侯永坤, 黃國民, 劉金成
【申請人】廣東億緯賽恩斯新能源系統有限公司