本發(fā)明屬于蓄電池領(lǐng)域，特別涉及一種蓄電池充電保護電路及使用該電路的蓄電池系統(tǒng)和機動車。

背景技術(shù)：

隨著鋰離子蓄電池技術(shù)的不斷發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,包括個人消費電子類產(chǎn)品、新能源汽車、通信系統(tǒng)后備電源等。鋰離子蓄電池相對于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池具有無記憶效應(yīng)、能量密度高、循環(huán)壽命長、功率密度大、環(huán)保無污染等諸多優(yōu)點。相反地，鋰離子蓄電池主要缺點之一是對耐過充能力較差。

現(xiàn)有的蓄電池系統(tǒng)，往往有數(shù)十個單元蓄電池通過串聯(lián)構(gòu)成。特別為新能源車輛，可能由上百個單元蓄電池串聯(lián)構(gòu)成。在這種應(yīng)用情況下，必須強制避免過充現(xiàn)象的發(fā)生，因為單個單元蓄電池的熱失控可能觸發(fā)整個蓄電池系統(tǒng)的級聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生嚴重的安全事故。

公告號為CN102903981A的對比文件公開了車輛蓄電池及其充電方法，對比文件中將多個單體平衡電流路徑分別與對應(yīng)的蓄電池單元相連，并可在其電壓超過某個最大值時使得相應(yīng)單體旁通或旁路，在過充電的蓄電池單元被旁通或旁路的同時對未完全充電的蓄電池單體充電。

對比文件中的單體平衡電流路徑包括串聯(lián)連接的電子開關(guān)和穩(wěn)壓二極管組件，其中電子開關(guān)由蓄電池控制模塊控制，所述的電子開關(guān)用來啟用或禁用單體平衡電流路徑，當蓄電池單體正在經(jīng)歷產(chǎn)生超過某個閾值時電子開關(guān)被打開，單體平衡電流路徑被禁用，當蓄電池單體上的電壓超過某個閾值時，由蓄電池控制模塊向電子開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號，從而立即閉合和接通單體平衡電流路徑。由于在控制過程中使用了受控制系統(tǒng)操作的電子開關(guān)，因此，控制過程的實現(xiàn)必須依賴相應(yīng)的采集、處理和驅(qū)動等功能，相應(yīng)的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜；每個單體平衡電流路徑還需要串聯(lián)上一個電子開關(guān)，在電池單體數(shù)量較多的情況下，連接點較多，容易產(chǎn)生接線故障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種充電保護電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)充電均衡保護時接線和控制系統(tǒng)復(fù)雜的問題；使蓄電池的充電過程以及均衡過程能夠較簡單的實現(xiàn)，而且能夠防止蓄電池的過充。

為實現(xiàn)上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種充電保護電路，該電路包括一個監(jiān)控均衡支路，所述監(jiān)控均衡支路用于與每一個蓄電池單元并聯(lián)，所述監(jiān)控均衡支路中設(shè)有至少一個旁路元件，且不設(shè)置開關(guān)元件，所述旁路元件為在兩端電壓達到設(shè)定的電壓閾值時電阻或等效電阻降低的元件。

進一步，所述旁路元件為穩(wěn)壓二極管或者壓敏電阻。

進一步，所述的充電保護電路還包括所述正溫度系數(shù)的熱敏電阻，所述熱敏電阻用于與蓄電池單元串聯(lián)，形成的串聯(lián)支路與所述監(jiān)控均衡支路并聯(lián)。

本發(fā)明還提供了一種使用該電路的蓄電池系統(tǒng)。

本發(fā)明又提供了一種使用該蓄電池系統(tǒng)的機動車。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的充電保護電路，其監(jiān)控均衡支路中不具有開關(guān)或電子開關(guān)，不用通過控制器來控制其關(guān)斷，只要蓄電池單元的電壓超過設(shè)定的電壓閾值，所述的監(jiān)控均衡支路就會起到分流的作用，簡化了電路，節(jié)約了成本。

旁路元件為穩(wěn)壓二極管或者壓敏電阻，例如采用穩(wěn)壓二極管時，當蓄電池單元上的電壓超過所述設(shè)定的電壓閾值時，所述穩(wěn)壓二極管擊穿，等效電阻值減小，使得充電電流大部分流過所述監(jiān)控均衡支路，以形成旁路電路，起到分流的作用，使得蓄電池單元上不會出現(xiàn)過壓，從而穩(wěn)定蓄電池單元兩端的電壓。

當流經(jīng)單元蓄電池的電流或其溫度超過設(shè)定的閾值時，所述熱敏電阻的阻值將會增大，以阻止過大的電流繼續(xù)流過單元蓄電池或者溫度繼續(xù)升高，對每個蓄電池單元進行過流及充電溫度過高時的保護，而且所述熱敏電阻具有自恢復(fù)功能，在過流或過溫故障排除后，其電阻值可恢復(fù)正常，使蓄電池單元恢復(fù)正常的充放電功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)單元蓄電池充電曲線圖；

圖2是本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)充電階段示意圖；

圖3是本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)單個單元蓄電池均衡階段示意圖；

圖4是本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)單個單元蓄電池均衡監(jiān)控均衡元件V/A圖；

圖5是本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)多個單元蓄電池均衡階段示意圖；

圖6是本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)全部單元蓄電池均衡階段示意圖(充電結(jié)束)。

具體實施方式

本發(fā)明的一種蓄電池系統(tǒng)的實施例：

一種蓄電池系統(tǒng)，包括若干個串聯(lián)的蓄電池單元，還包括充電保護電路，該電路包括一個監(jiān)控均衡支路，所述監(jiān)控均衡支路用于與每一個蓄電池單元并聯(lián)，所述監(jiān)控均衡支路中設(shè)有至少一個旁路元件，且不設(shè)置開關(guān)元件，所述旁路元件為在兩端電壓達到設(shè)定的電壓閾值時電阻或等效電阻降低的元件。

所述的充電保護電路還包括一個正溫度系數(shù)的熱敏電阻，熱敏電阻用于與蓄電池單元串聯(lián)，形成的串聯(lián)支路與所述監(jiān)控均衡支路并聯(lián)。

具體的，旁路元件采用穩(wěn)壓二極管或壓敏電阻，或穩(wěn)壓二極管和壓敏電阻的組合，下面以穩(wěn)壓二極管為例進行介紹。如圖所示：

下面結(jié)合一次充電過程對本實施例的蓄電池系統(tǒng)的工作原理進行介紹。

向多個蓄電池單元充電，在充電過程中，由于各蓄電池單元之間的性能差異，因此，各蓄電池單元將在不同的時刻達到設(shè)定的電壓閾值。當一個蓄電池單元如B1，B2，B3上的電壓沒有超過設(shè)定的電壓閾值時，穩(wěn)壓二極管D1，D2，D3阻止充電電流流過監(jiān)控均衡電路，此時對蓄電池單元充電，即如圖2所示的充電過程。當一個蓄電池單元如圖3所示的蓄電池單元B2上的電壓超過設(shè)定的電壓閾值時，即如圖1，所示的4.2V，此時達到了穩(wěn)壓二極管D2的擊穿電壓，穩(wěn)壓二極管的電阻值迅速下降，抑制流過該蓄電池單元的充電電流，形成旁路電路，使大部分電流流過旁路電路。

上述電壓閾值的設(shè)計，可以選擇是一個蓄電池單元達到100％充電狀態(tài)的電壓，因此，穩(wěn)壓二極管旁路將使得充電電流的大部分繞過具有將近100％充電狀態(tài)的蓄電池單元，從而具有將近100％充電狀態(tài)的蓄電池單元將停止充電，實現(xiàn)了每個蓄電池單元的充電均衡。

隨著充電的進行，充電電流繼續(xù)為蓄電池系統(tǒng)中其他具有較低充電狀態(tài)的蓄電池單元進行充電，越來越多的蓄電池單元被它們對應(yīng)的監(jiān)控均衡支路旁路，直到所有的蓄電池單元都達到100％的充電狀態(tài)。因此在各個蓄電池單元中不會出現(xiàn)過壓。

此外，當通過單元蓄電池的電流超過設(shè)定的電流閾值或者單元蓄電池的溫度超過設(shè)定的溫度閾值時，所述的熱敏電阻R1或R2或R3的阻值隨著電流值或電路發(fā)生短路故障時造成的溫度值的上升而增加，即如圖2所示。蓄電池系統(tǒng)開路暫停能量傳輸，以阻止過大的電流繼續(xù)流過單元蓄電池和蓄電池單元溫度繼續(xù)升高。當所述的過流或短路故障解除后，所述的熱敏電阻的阻值恢復(fù)正常，所述蓄電池進行正常的充放電功能。

充電過程中的熱量均勻分布在各個單元蓄電池所并聯(lián)的監(jiān)控均衡支路上，可有效避免蓄電池系統(tǒng)中溫度分布不均勻的情況，而且蓄電池系統(tǒng)的充電過程與充電均衡過程同時進行，縮短了充電時間。

本發(fā)明的一種充電保護電路的實施例：

由于本實施例中的充電保護電路與上述實施例中的充電保護電路完全相同，所以這里不再詳細敘述。

一種使用該蓄電池系統(tǒng)的機動車的實施例：

機動車包括車體部分和蓄電池系統(tǒng)，蓄電池系統(tǒng)與上述實施例中的蓄電池系統(tǒng)完全相同，所以這里不再詳細敘述。