帶續流電路的鋰電池保護電路裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋰電池保護電路領域，涉及一種具有過充、過放、過流、短路保護功能，特別是保護后具有充、放電續流功能的單體鋰電池保護電路。
【背景技術】
[0002]現有的單體鋰電池保護電路對單體鋰電芯(鋰電芯一一沒有加裝保護裝置的鋰或鋰離子蓄電池)具有過充、過放、過流、短路保護功能，由其與單體鋰電芯配置而成的單體鋰電池(鋰電池一一鋰電芯加裝保護板后的單體鋰或鋰離子蓄電池)在使用中不會因為鋰電芯的過充或過放而損壞，也保證了鋰電池過電流及短路情況出現時，不會使鋰電芯過熱和起火。
[0003]如圖1所示，現有技術的鋰電池保護電路種類繁多，即有由保護監控芯片IC與外圍原件搭建起來的鋰電池保護電路，又有高度集成的單片鋰電池保護集成電路，但鋰電池保護電路裝置及外引連接端的作用均可概括為:通過正、負輸入端B+、B-分別連接鋰電芯的正、負極，對鋰電芯的電壓和電流進行監控，外部充電器的正、負輸出端或負載的正、負輸入端與保護電路單元的正、負輸出端P+、P-連接，通過保護電路裝置對鋰電芯充電或鋰電芯向負載放電。保護電路裝置內都設有監測控制電路和電子開關，在監測到幾種內部設定的閥值狀態出現時，控制電路的充、放控制端由高電平轉為低電平并控制保護電路內的電子開關切斷外電路對鋰電芯的充、放電通道，保護鋰電芯不會因為過充電，過放電，過電流以及短路等情況而損壞。
[0004]上述電路中的充電控制端OC也可以作為其他電路的控制端。
[0005]現有保護電路裝置的功能及幾種工作模式均可按如下所述概括:
[0006]鋰電池正常工作模式:如果鋰電芯電壓低于過充保護電壓閥值，高于過放保護電壓閥值，經過的電流小于過流保護閥值，此時充電控制端OC處于高電平，保護電路裝置內的電子開關處于閉合導通狀態，鋰電芯通過保護電路與外電路之間的充電或放電都將自由轉換。
[0007]過充保護模式:在充電過程中，當鋰電芯電壓高于過充保護電壓閥值，保護電路裝置的充電控制端OC翻轉為低電平，同時保護電路斷開電路內的電子開關，切斷外電路對鋰電芯的充電通道，并保持保護電路的輸出端P+、P-之間沿充電方向呈高阻相當于斷開狀
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[0008]過放電流及短路保護模式:鋰電池工作狀態下，當放電電流等于或高于保護電路設定的的閥值，或放電回路出現短路，引起異常大的電流時，保護電路斷開電路內的電子開關，切斷鋰電芯的放電通道，鋰電芯停止放電。直到負載斷開，保護電路才恢復到正常模式狀態。
[0009]由以上所述現有保護電路裝置只有對鋰電芯的保護功能，由其與單體鋰電芯配置而成的單體鋰電池也只適合單節使用。如果將其直接多節串聯使用，由于各單體鋰電池在性能指標上不可能完全一致，在使用過程中各個單體鋰電池間的容量、自放電、壽命衰減的不一致，日積月累，各節電池會出現越來越大的電壓偏差和實時存電量偏差，串聯電池組內任何一個單體電池的充、放電保護都會使整個串聯電池組的充、放回路切斷，以致在充、放電時會使電池組內其他單體電池越來越多地充不滿或放不完，各個單體鋰電池容量潛能越來越不能充分發揮。而另配置有均衡充、放電管理裝置的鋰電池組均需要節間抽頭才能進行監測及進行均衡充、放電管理。這就使生產成本及開發成本提高，尤其是相對于配置有鋰電池組的產品來說，無論是技術人員對產品的維護還是普通使用者對該產品的維護都很困難。

【發明內容】

[0010]本發明的目的是:
[0011]提供一種不但具有過充、過放、過流、短路保護功能，而且在保護狀態仍可充、放續流的單體鋰電池保護電路裝置。單體鋰電芯正極與所述帶續流電路的鋰電池保護電路裝置的正輸入端連接，單體鋰電芯負極與所述帶續流電路的鋰電池保護電路裝置的負輸入端連接，從而構成配有帶續流電路的鋰電池保護電路裝置的單體鋰電池。這樣構成的單體鋰電池既可以單獨使用，又可將多節單體鋰電池直接串聯成組使用，特別是直接串聯后的鋰電池組不但每個單體鋰電池都具有通常的過充、過放、過流和短路保護功能，而且還不需外引節間抽頭進行監測，不需另設均衡管理系統，其串聯成組后本身就自動形成電池組均衡系統，從而具備充電上均衡、放電下均衡的功能。使單體電池成組使用大為簡單、方便，使生產成本及開發成本降低，尤其是相對于配置鋰電池組的產品來說，無論是技術人員還是普通使用者對該產品的維護及單體鋰電池的更換都很簡單方便。
[0012]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0013]如圖2、圖7所示，一種帶續流電路的鋰電池保護電路裝置，其特征是，該裝置由通常的具有過放、過流、短路保護功能的單體鋰電池保護電路和單體續流電路共同組成；在現有的單體鋰電池保護電路的對外充、放正輸出端P+與負輸出端P-之間并接一個受控的可通過正、反向電流的續流電路，所述單體續流電路在單體鋰電池保護電路未保護性切斷時處于不導通狀態，而一但單體鋰電池保護電路處于過充、過放保護狀態而將鋰電芯的充、放電回路切斷時，單體續流電路便立即導通，仍給正輸出端P+和負輸出端P-之間提供一個電流通道，使正輸出端P+與負輸出端P-間仍可通過正、反向電流。這樣當兩個以上配置有本發明保護O路裝置的鋰電池串聯成電池組時，任何一節單體鋰電池的保護電路裝置在本節鋰電芯的充、放電到限而保護性切斷對本節鋰電芯的充、放回路時，都會有本節的續流電路立即導通，延續整個串聯電池組的充、放電回路，使電池組其他單體鋰電池的充或放電仍可繼續進行。
[0014]串聯電池組內的各個單節鋰電池在充電時，均可本節充滿本節保護切斷，本節續流電路單元導通續流，直至各個單體鋰電池全部充滿，從而達到充電上均衡；而放電時，各個單體電池可分別放電保護，本節續流電路導通續流，直至串聯電池組內最后一節放電保護，只要用電負載要求的電源輸入電壓范圍下限足夠寬，串聯電池組的容量潛能就可充分發揮出來。
[0015]由于充、放保護性切斷、旁路電路導通續流都是在各個單體鋰電池上自身完成的，單體鋰電芯回路的切斷不影響整個電池組的充放繼續進行，所以即便是組成串聯電池組的單體電池容量差異較大，在電池組內的各個單體鋰電池也都可以充分發揮自身的容量潛能，某個單體電池的參數不佳不會對其他電池的容量潛能充分發揮產生制約作用，這就使組成串聯電池組時對各個單體電池的容量配對選擇不用那么嚴格，有利于降低成本。
[0016]下面詳述本發明的工作過程。
[0017]如圖3所示，一種帶續流電路的鋰電池保護電路裝置，該裝置包括通常的具有過充、過放、過流、短路保護功能的單體保護電路，其特征是還包括單體續流電路，單體續流電路由P溝道MOSFET管、二極管、和限流電路組成，其中P溝道MOSFET管的源極和二極管的負極與單體保護電路的正輸出端連接，P溝道MOSFET管的柵極與單體保護電路的充電控制端連接，P溝道MOSFET管的漏極與限流電路的一端連接，限流電路的另一端和二極管的正極與單體保護電路的負輸出端連接。
[0018]所述帶續流電路的鋰電池保護電路裝置，當外部充電器的正、負極分別與鋰電池保護電路的裝置正輸出端P+、負輸出端P-連接經過單體保護電路對單體鋰電芯CELL正常充電時，單體保護電路的充電控制端OC為高電平，該電平加到P溝道MOSFET管Q的柵極，P溝道MOSFET管Q處于斷開狀態，限流電路無電流通過，二極管D處于反接，也無電流通過，外部充電器通過單體保護電路對單體鋰電芯CELL正常充電。隨著充電的進行，單體鋰電芯CELL的電壓逐漸上升，當充滿達到單體保護電路內置的上限保護電壓閥值時，充電控制端OC翻轉為低電平，單體保護電路切斷外電路對鋰電芯CELL的充電通道，保護鋰電芯CELL不會過充，并保持單體保護電路相對于正輸出端P+與負輸出端P-之間呈高阻相當于斷開狀態，此時充電控制端OC的低電平也加到P溝道MOSFET管Q的柵極，使P溝道MOSFET管Q導通，外部充電器將通過P溝道MOSFET管Q、限流電路繼續流過電流，這樣在輸出端P+、P_間又有了一個電流通道。
[0019]如圖3所示，單體鋰電芯正極與所述帶續流電路的鋰電池保護電路裝置的正輸入端連接，單體鋰電芯負極與所述帶續流電路的鋰電池保護電路裝置的負輸入端連接，從而構成配有帶續流電路的鋰電池保護電路裝置的單體鋰電池。
[0020]如圖7所示，當由兩個以上的配備有本發明保護裝置的單體鋰電池串聯成組使用時，外部充電器的正、負極分別與電池組的正輸出端BAT+、電池組的負輸出端BAT-連接，如果此時某節單體鋰電池已處于充滿保護狀態時，但其之外的電池仍未充滿，那么該節的續流電路仍會給整個充電回路提供充電電流通道，使其他串聯的電池還可以繼續充電，直至各個都分別充滿，分別保護，分別續流，直至全部充滿，從而實現了串聯電池組的充電上均衡。
[0021]在正常放電時，在外部負載的正、負輸入端分別與電池組的正輸出端BAT+、電池組的負輸出端BAT-連接，各個鋰電芯經過本節單體保護電路對負載正常放電，各