[发明专利]锂电池保护装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联电池组保护装置及其方法，特别涉及一种锂电池保护装置及其方法。

背景技术、

充电电池分为镍镉(Ni-Cd)与镍氢(Ni-MH)两种，镍镉电池是前一代的产品，现在市场上不多见了，其致命的缺点在于电池有记忆效应、寿命短，且镉是一种重金属，容易造成环境污染，镍氢电池就是针对镍镉电池的缺点而开发的，减少了镍镉电池的记忆效应，电容量也高出许多，耐过充或是过度放电，增加循环使用寿命，充电时间也比较短，最重要的是不再使用有毒重金属，环境污染问题大幅减低。当然镍氢电池也不是十全十美，它的环境适应力较差，高于45℃或低于0℃的环境几乎无法使用，因此在极热或极冷的地方无法供应电力给电子器材。另外，充满电后，放置一段时间不用，会发现电力明显丧失，要再次充电。

因为锂电池在充电时，如果充电电压过高时，会使电池有产生爆炸的危险；反之，当锂电池在放电时，如果放电电压过低，而使得锂电池低于一个基本电压时，将会影响到锂电池的使用寿命。因此，锂电池在使用上(充电或放电时)会加上如图1的保护装置。

在图1中以串联的四个锂电池为例作出说明。此保护装置100包括四个串联电池专用保护IC 101与电路开关103。在实际设计时，会根据锂电池102串联数目的多少，选择适当的保护IC 101。该保护IC101在充电或放电时，将会侦测每串联的锂电池102的电压。当侦测到锂电池102的电压异常时，该保护IC 101会送出信号至电路开关103，使电路开关103断开，以切断充电或放电电流。因此只要串联的锂电池102数目不同，就需要重新制作新的保护装置100。而且目前厂商能提供的保护IC 101最多只有到四个锂电池102串联，且由于只要锂电池102越多，其保护IC 101的电路设计就越复杂，加上其线路的复杂性及未解决电池间因老化衰退不均而可能产生不平衡的问题，因此五个以上串联的锂电池保护电路在制作上非常困难。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决上述传统缺陷，避免缺陷存在，本发明将充电电池保护装置重新设计，不需要考虑锂电池串联的个数，每个串联的锂电池都与相同的电路板并联，该电路板具有接口彼此连接，当任何一个串联的电池发生异常时，会产生信号通知系统及该串电池的位置。或是，把电路开关断开来切断充电或放电电流。

本发明的另一主要目的，在于任何一个串联电池发生异常时，与其并联的电路板会判断是否为过充，在判断为过充时，对充电电池放电，进行各串联电池平衡的微调。

本发明的另一主要目的，在于作为多个串联的锂电池使用时，能轻易地增加或减少锂电池串联的数目，不需要重新制作电路板，只需要外部做简单的接线即可。

为达到上述目的，本发明的锂电池保护装置，用以控制外接电路对充电电池充电或放电，以防止该充电电池过充或过放，该锂电池保护装置包括有：异常检测电路、光耦合电路、平衡电路及识别电路。此异常检测电路对充电电池的电压作检查，并输出检测信号，如果信号正常，则持续充电或放电动作，如果信号异常，则切断充电或放电动作。另外，平衡电路根据检测信号判断是否为过充信号，在判断为过充信号时，平衡电路对充电电池放电。同时，光耦合电路根据检测信号调整光耦合电路的阻抗，用以使充电电池与外接电路断开连接以及使识别电路提供电池的位置信号。

为达到上述的目的，本发明的锂电池保护方法，用以控制外接电路对充电电池充电或放电，以防止该充电电池过充或过放，该锂电池保护方法包括：

首先进行判断电池是充电或放电，当判断电池是充电时，则检查电池平均电压是否大于或小于单个电池的最高充电电压，若是平均电压大于单个电池的最高充电电压，充电电路断开，不充电；若是判断平均电压小于单个电池的最高充电电压，则检查锂电池保护装置的输出信号是否正常，若是信号异常，以低电流对电池充电，若是信号正常，保持正常充电。

在判断电池是放电时，检查电池平均电压，若平均电压是小于单个电池的最低放电电压时，放电电路断开，不放电；若判断平均电压是大于单个电池的最低放电电压时，先放电数秒后，再检查锂电池保护装置输出信号是否正常或异常，若是判断信号正常，继续放电；若是信号异常，则切断放电动作。

附图说明

图1为现有的锂电池保护装置的电路示意图；

图2为本发明的锂电池保护装置的并联模块的电路示意图；

图3为本发明的锂电池保护装置的并联模块与电池并联的电路示意图；

图4为本发明的锂电池保护装置的多个锂电池串联的电路示意图；