[发明专利]用于防止电池深度放电的系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月10号提交的美国临时申请序列号为61/185809的利益，其全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本申请涉及防止电池组的一个或多个电池单元深度放电(deepdischarge)的系统。

背景技术

已知诸如向电力驱动的设备提供电源的电池组；这些电力驱动设备包括诸如电动车辆，混合型车辆，轮椅，电动自行车和电力单脚滑行车。电池组通常包括多个串联和/或并联电连接的单个电池单元，以提供需要的输出电压和容量。通常提供电池管理系统以监视和控制电池组的操作。一般地，这些电池管理系统可能自身从电池组吸取电流，即使当车辆不从电池组吸取电力时也如此。随着时间的流失，这可使得电池组电流被抽取到所说的“深度放电”状态，这会限制电池组的使用寿命。

附图说明

图1是按照本发明的诸如可以并入在用于锂离子电池组的电池管理系统中用于防止深度电池放电的系统简图。

具体实施方式

尽管本发明可以有很多不同形式的实施例，在此将详细描述一个具体的实施例，且这样理解：本公开被认为是本发明原理的示例，而不打算将本发明限制到所示的具体实施例。

图1示出了按照本发明的用于防止深度电池放电的系统或低电压切断(cut-off)电路，并且一般地用10表示。低电压切断电路10是电池管理系统11的部分。所示的低电压切断电路10耦合到串联连接的两个锂离子电池单元12和14。典型地，电池组包括更多电池单元。但为了便于讨论，将只讨论两个电池单元12和14。电池单元12和14最好是磷酸铁锂电池单元，尽管它们可以是其他电池化学。

按照本说明书，当电池单元12，14处于满充电时，每个单元具有3.6-3.7伏的标称电压，但它们典型地工作在3.2-3.3伏。电池单元12，14向电力驱动设备(未示出)提供电源。

正如所知，电池管理系统11执行各种传统功能。这样的一种功能是单独或共同地监视电池单元两端的电压。当电池管理系统11确定所监视的电池单元的电压已经下降到低于需要的工作阈值诸如每个电池单元2.3伏时，电池管理系统11典型地关断给该设备的电池电力。即使该给该设备的电力已经关断，可能扔需要电池管理系统11继续工作，诸如提供由于低电池情况设备被关断的指示。然而，正如上面所示的，即使当设备关断时，电池管理系统11自身继续抽取电流。当横跨电池单元的电压下降到低于关断阈值诸如每个单元约2.1伏时，提供电力给低电压切断电路11，来关断电池管理系统11。这既可以通过一个个电池单元来完成，也可以通过串接在一连串的电池单元来集中完成。

低电压切断电路10包括齐纳二极管16，典型地具有100千欧姆至10兆欧范围的高阻抗的第一至第四电阻器18，分别包括第一和第二互补晶体管26，28的互补晶体管，和具有存储器及存储于其上的微处理器逻辑的微处理器32。第一晶体管26可以是N沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，并且第二晶体管28可以是互补P沟道MOSFET。可选地，第一晶体管26可以是npn晶体管，及第二晶体管28可以是互补pnp晶体管，或互补晶体管设备的这些其他组合。微处理器可以是Microchip PIC16F690，Microchip PIC12F675，Microchip PIC16F684，Microchip PIC16F616，或者Atmel ATtiny13A系列，或这些其他传统微处理器。

按照本发明，当低电压切断电路10关断时，低电压切断电路10从电池单元12，14获得零电流抽取。

当电池电压下降到低于可使用电压水平(对于当前电池化学，典型地为每单元约2.1伏(±0.1v))时，低电压切断电路10关断，防止电流从电池单元12，14流出。

按照本发明，当电池组电压升到可使用值时，低电压切断电路10自动重新激活。

参考图1，直到跨于第一和第二电池单元12，14二者的电池电压上升到齐纳二极管16的阈值电压以上，低电压切断电路10关断。齐纳二极管的阈值电压(即，齐纳二极管开始导通的电压)典型地稍微低于其名义额定齐纳电压。根据被测量的电池单元的数目，选择齐纳二极管16的额定电压。在针对二个电池单元的本公开中，齐纳二极管16的额定电压是4.7伏，但也可以是5.1伏或5.7伏，这取决于需要的电路操作，即何时需要电路导通。