本實用新型涉及電池放電保護技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池放電保護電路及鋰離子電池放電系統。

背景技術：

鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），主要是依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電時，Li+在兩極性端之間往返嵌入和脫嵌，充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。鋰離子電池是在消費電子領域和動力儲能領域得到廣泛應用的能量存儲裝置，為防止在非正常使用發生過充電或過放電現象時造成鋰離子電池的損壞甚至發生安全事故，在鋰離子電池實際使用時都有保護電路，保護電路通常具有過過放電保護等功能。

目前，鋰離子電池保護電路主要包括用于對鋰離子電池的電壓、電流進行檢測的判定電路（通常為IC芯片和電阻電容）、以及用于關斷/導通放電回路的開關元件（通常為MOS管）。當鋰離子電池或其中某單體電池出現異常時，判定電路中的芯片通過收集到的電壓、電流信息給出判定，在相應控制端輸出不同的控制信號以控制相應的MOS管關斷放電回路，進而保護鋰離子電池安全。

近年來，鋰離子電池在汽車啟動電池、電動汽車和儲能等領域的廣泛應用，和消費領域不同的是，在這些應用領域中的鋰離子電池電流可能高達百安培級別或更高，此時單個MOS管無法滿足大電流通過的要求。對于小電流（如電動自行車的數十安培電流）級別鋰離子電池，通常采用多只MOS管并聯的方式來解決，但對于數百安培或更大電流的保護電路，采用多只MOS管M1~Mn并聯，這樣不僅體積龐大、成本不菲，而且在短路或很大電流流過時容易因電流分配不均衡而導致部分MOS管燒毀等問題。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種鋰離子電池放電保護電路及鋰離子電池放電系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：根據本實用新型的一方面，提供一種鋰離子電池放電保護電路，包括與鋰離子電池組相連的放電保護單元，連接于用電設備和鋰離子電池組的放電回路的直流接觸器單元，以及與放電保護單元、直流接觸器單元均相連的MOS開關單元；其中，放電保護單元對鋰離子電池組進行數據實時采集及判斷比較并輸出放電控制信號；MOS開關單元根據放電控制信號控制直流接觸器單元來斷開或導通對鋰離子電池組的放電回路。

優選地，所述放電保護單元包括與鋰離子電池組相連的鋰離子電池保護芯片及電阻電容元件，鋰離子電池保護芯片包含用于對鋰離子電池組進行數據實時采集的電壓輸入端、用于輸出放電控制信號的放電控制端DO、以及用于對用電設備進行實時信號采集的觸發端VM。

優選地，所述直流接觸器單元包括串連接于用電設備和鋰離子電池組的一極性端之間的包含驅動線圈L2的直流接觸器K2；驅動線圈L2與MOS開關單元串連接于鋰離子電池組的正極端B+和負極端B-之間。

優選地，所述直流接觸器K2為常開式直流接觸器。

優選地，所述MOS開關單元包括MOS開關M2，以及一端與MOS開關M2串聯且另一端與鋰離子電池組的一極性端相連的放電啟動開關S1；所述放電啟動開關S1為由用電設備給出電信號控制的電子開關。

優選地，所述放電保護單元的鋰離子電池保護芯片為共負極結構的鋰離子電池保護芯片；直流接觸器K2串連接于用電設備的正極端P+和鋰離子電池組的正極端B+之間；觸發端VM與用電設備的正極端P+相連；驅動線圈L2、MOS開關M2及放電啟動開關S1串連接于鋰離子電池組的正極端B+和負極端B-之間。

優選地，所述MOS開關M2為PMOS管；MOS開關M2的柵極與放電控制端DO相連，MOS開關M2的源極與驅動線圈L2相連，MOS開關M2的漏極與放電啟動開關S1一端相連，放電啟動開關S1另一端與鋰離子電池組的負極端B-相連。

優選地，所述放電保護單元的鋰離子電池保護芯片為共正極結構的鋰離子電池保護芯片；所述直流接觸器K2串連接于用電設備的負極端P-和鋰離子電池組的負極端B-之間；觸發端VM與用電設備的負極端P-相連；驅動線圈L2、MOS開關M2及放電啟動開關S1串連接于鋰離子電池組的正極端B+和負極端B-之間。

優選地，所述MOS開關M2為NMOS管；MOS開關M2的柵極與放電控制端DO相連，MOS開關M2的源極與放電啟動開關S1相連，MOS開關M2的漏極與驅動線圈L2相連；放電啟動開關S1另一端與鋰離子電池組的負極端B-相連。

根據本實用新型的另一方面，提供一種鋰離子電池放電系統，包括鋰離子電池組，以及上述的鋰離子電池放電保護電路，該鋰離子電池放電保護電路與鋰離子電池組設置在一起。

實施本實用新型鋰離子電池放電保護電路的技術方案，具有如下優點或有益效果：本實用新型鋰離子電池放電保護電路的放電保護單元對鋰離子電池組進行數據實時采集及判斷比較并輸出放電控制信號，當鋰離子電池組出現過放電異常情況時，輸出放電異常的放電控制信號，MOS開關單元根據該放電控制信號控制直流接觸器單元來斷開或導通對鋰離子電池組的放電回路，起到保護鋰離子電池組的作用，由于直流接觸器可以通過很大的工作電流，因而本電路適用于百安培以上大電流放電的鋰離子電池放電系統。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖，附圖中：

圖1是本實用新型鋰離子電池放電保護電路第一實施例的電路示意圖；

圖2是本實用新型鋰離子電池放電保護電路第二實施例的電路示意圖；

圖3是本實用新型鋰離子電池放電保護電路第三實施例的電路示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下文將要描述的各種實施例將要參考相應的附圖，這些附圖構成了實施例的一部分，其中描述了實現本實用新型可能采用的各種實施例。應明白，還可使用其他的實施例，或者對本文列舉的實施例進行電路和功能上的修改，而不會脫離本實用新型的范圍和實質。

本實用新型提供了鋰離子電池放電保護電路的多種實施例，實施例僅是一個特例，并不表明本實用新型就只有這幾種實現方式。

實施例一：

如圖1所示，本實用新型鋰離子電池放電保護電路，包括與鋰離子電池組200相連的放電保護單元10，連接于用電設備300和鋰離子電池組200的充電回路的直流接觸器單元30，以及與放電保護單元10、直流接觸器單元30均相連的MOS開關單元20。其中，放電保護單元10對鋰離子電池組200進行數據實時采集及判斷比較并輸出放電控制信號；MOS開關單元20根據放電控制信號控制直流接觸器單元30來斷開或導通對鋰離子電池組200的放電回路。

鋰離子電池放電保護電路的放電保護單元對鋰離子電池組進行數據實時采集及判斷比較并輸出放電控制信號，當鋰離子電池組出現過放電異常情況時，輸出放電異常的放電控制信號，MOS開關單元根據該放電控制信號控制直流接觸器單元來斷開或導通對鋰離子電池組的放電回路，起到保護鋰離子電池組的作用，由于直流接觸器可以通過很大的工作電流，因而本電路適用于百安培以上大電流放電的鋰離子電池放電系統。

本實用新型鋰離子電池放電保護電路的放電保護單元10包括與鋰離子電池組200相連的鋰離子電池保護芯片（圖未示出）及電阻電容元件（圖未示出），鋰離子電池保護芯片包含用于對鋰離子電池組200進行數據實時采集的電壓輸入端11、用于輸出放電控制信號的放電控制端DO、以及用于對用電設備300進行實時信號采集的觸發端VM。優選的，觸發端VM一端與鋰離子電池保護芯片相連、另一端連接于用電設備300的一極性端，該觸發端VM用于根據對用電設備300實時采樣數據，使鋰離子電池放電保護電路恢復正常狀態。更為具體的，鋰離子電池組200的單體電池的數量可以為1至N個，當鋰離子電池組200只有一個單體電池時，即鋰離子電池組200為鋰離子電池；當鋰離子電池組200有多個單體電池時，即鋰離子電池組200為鋰離子電池組。

本實用新型鋰離子電池放電保護電路的直流接觸器單元30包括串連接于用電設備300和鋰離子電池組200的放電回路的包含驅動線圈L2的直流接觸器K2；該驅動線圈L2的一端與MOS開關單元20相連，驅動線圈L2的另一端與鋰離子電池組200的同一極性端相連。直流接觸器K2為常開式直流接觸器。

具體地，本實用新型鋰離子電池放電保護電路的MOS開關單元20包括MOS開關M2，以及一端與MOS開關M2串聯且另一端與鋰離子電池組200的一極性端相連的放電啟動開關S1。優選的，該放電啟動開關S1為由用電設備給出電信號控制的電子開關（如自動MOS開關），也可以是一個由用戶人工控制的放電啟動開關（如汽車啟動電源的放電啟動開關）等。

本實用新型鋰離子電池放電保護電路的放電保護單元10采用不同的鋰離子電池保護芯片，使得本實用新型具有完全不同電路連接結構，具體的，鋰離子電池保護芯片可以為共負極結構的鋰離子電池保護芯片或共正極結構的鋰離子電池保護芯片。

實施例二：

如圖2所示，在本實施例鋰離子電池放電保護電路中，放電保護單元10的鋰離子電池保護芯片11為共負極結構的鋰離子電池保護芯片，此時，MOS開關單元20的MOS開關M2為PMOS管；其對應的鋰離子電池放電保護電路具體為：放電保護單元10連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負極端B-之間，直流接觸器單元30連接于用電設備300的正極端P+和鋰離子電池組200的正極端B+之間，MOS開關單元20與放電保護單元10、直流接觸器單元30均相連。其中，放電保護單元10對鋰離子電池組200進行數據實時采樣及判斷比較并輸出放電控制信號；MOS開關單元20根據該放電控制信號控制直流接觸器單元30來斷開或導通對鋰離子電池組200的放電回路。

在本實用新型鋰離子電池放電保護電路中，直流接觸器單元30的直流接觸器K2串連接于用電設備300的正極端P+和鋰離子電池組200的正極端B+之間；觸發端VM另一端與用電設備300的正極端P+相連；驅動線圈L2、MOS開關M2及放電啟動開關S1串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負極端B-之間。MOS開關M2的柵極與放電控制端DO相連，MOS開關M2的源極與驅動線圈L2相連，MOS開關M2的漏極與放電啟動開關S1一端相連，放電啟動開關S1另一端與鋰離子電池組200的負極端B-相連。

本實用新型鋰離子電池放電保護電路，當啟動用電設備時，即通過放電啟動開關S1啟動放電電路，該放電啟動開關S1為由用電設備給出電信號控制的電子開關（如自動MOS開關），也可以是一個由用戶人工控制的放電啟動開關（如汽車啟動電源的放電啟動開關）等。當鋰離子電池組200不需要放電時（如用電設備300關機時），放電啟動開關S1是斷開的，沒有電流流過驅動線圈L2，直流接觸器K2為常開狀態，因而放電回路處于關斷狀態；當需要放電時，此時放電啟動開關S1閉合，電流流過驅動線圈L2，當鋰離子電池組處于正常狀態時，放電保護單元10的放電控制端DO將輸出低電平信號，MOS開關M2處于導通狀態，驅動線圈L2中有電流流過，直流接觸器K2的常開觸點閉合，鋰離子電池組200通過直流接觸器K2和常閉狀態的直流接觸器K1向用電設備300進行放電；當放電保護單元10檢測到放電過程中某個單體電池或整個電池電壓低于預設過放電保護電壓時，將在放電控制端DO輸出高電平的放電控制信號，該高電平的放電控制信號控制MOS開關M2斷開，流過驅動線圈L2的電流被切斷，直流接觸器K2恢復常開狀態，對用電設備300的放電電流被切斷，進而保護鋰離子電池組200不會因過放電而損壞。在導通狀態下流經驅動線圈L2的電流將取自鋰離子電池組200，但和放電過程的大電流相比造成的電能損失可以忽略不計。

本實施例的工作原理與實施例一相同，其他相同部分在此不再贅述，詳細內容請參見實施例一。

實施例三：

如圖3所示，在本實施例鋰離子電池放電保護電路中，放電保護單元10的鋰離子電池保護芯片為共正極結構的鋰離子電池保護芯片，此時，MOS開關單元20的MOS開關M2為NMOS管；其對應的鋰離子電池放電保護電路具體為：放電保護單元10連接于與鋰離子電池直流接觸器單元30均連接于用電設備300的負極端P-和鋰離子電池組200的負極端B-之間，MOS開關單元20與放電保護單元10、直流接觸器單元30均相連。其中，放電保護單元10對鋰離子電池組200進行數據實時采樣及判斷比較并輸出放電控制信號；MOS開關單元20根據放電控制信號控制直流接觸器單元30來斷開或導通對鋰離子電池組200的放電回路。

更為具體的，直流接觸器K2連接于用電設備300的負極端P-和鋰離子電池組200的負極端B-之間；觸發端VM與用電設備300的負極端P-相連；驅動線圈L2、MOS開關M2及放電啟動開關S1串連接于鋰離子電池組200的正極端B+和負極端B-之間。MOS開關M2的柵極與放電控制端DO相連，MOS開關M2的源極與放電啟動開關S1相連，MOS開關M2的漏極與驅動線圈L2相連；放電啟動開關S1另一端與鋰離子電池組200的負極端B-相連。

本實用新型鋰離子電池放電保護電路，當啟動用電設備時，即通過放電啟動開關S1啟動放電電路，該放電啟動開關S1為由用電設備給出電信號控制的電子開關（如自動MOS開關），也可以是一個由用戶人工控制的放電啟動開關（如汽車啟動電源的放電啟動開關）等。當鋰離子電池組200不需要放電時（如用電設備300關機時），放電啟動開關S1是斷開的，沒有電流流過驅動線圈L2，直流接觸器K2為常開狀態，因而放電回路處于關斷狀態；當需要放電時，此時放電啟動開關S1閉合，電流流過驅動線圈L2，當鋰離子電池組處于正常狀態時，放電保護單元10的放電控制端DO將輸出高電平信號，MOS開關M2處于導通狀態，驅動線圈L2中有電流流過，直流接觸器K2的常開觸點閉合，鋰離子電池組200通過直流接觸器K2和常閉狀態的直流接觸器K1向用電設備300進行放電；當放電保護單元10檢測到放電過程中某個單體電池電壓低于預設過放電保護電壓時，將在放電控制端DO輸出低電平的放電控制信號，該低電平的放電控制信號控制MOS開關M2斷開，流過驅動線圈L2的電流被切斷，直流接觸器K2恢復常開狀態，對用電設備300的放電電流被切斷，進而保護鋰離子電池組200不會因過放電而損壞。在導通狀態下流經驅動線圈L2的電流將取自鋰離子電池組200，但和放電過程的大電流相比造成的電能損失可以忽略不計。

本實施例的工作原理與實施例一和二相同，其他相同部分在此不再贅述，詳細內容請參見實施例一和二。

實施例四：

本實用新型還提供了一種鋰離子電池放電系統實施例，具體包括鋰離子電池組200，以及上述實施例中的鋰離子電池放電保護電路100，該鋰離子電池放電保護電路100設置于鋰離子電池組200上形成鋰離子放電系統，通過鋰離子電池放電保護電路100實現對鋰離子電池組200的放電保護。

本實施例的具體放電過程及工作原理與實施例一至三相同，詳細內容請參見實施例一至三，其他相同部分在此不再贅述。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，本領域技術人員知悉，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等同替換。另外，在本實用新型的教導下，可以對這些特征和實施例進行修改以適應具體的情況及材料而不會脫離本實用新型的精神和范圍。因此，本實用新型不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權利要求范圍內的實施例都屬于本實用新型的保護范圍。