一种实现大电流放电的锂电池保护装置及方法与流程

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1.本发明属于锂电池技术领域，涉及一种实现大电流放电的锂电池保护装置及方法，通过小电流保护板加继电器实现锂电池的大电流放电，同时避免用电设备负载端有电容时继电器出现触点打火，继而引起触点粘连及短路。


背景技术：
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2.锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由gilbert n.lewis提出并研究，20世纪70年代时，m.s.whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。锂电池在充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要，电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面，这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸，因此，对锂离子电池的保护，至少要包含充电电压上限、放电电压下限及电流上限三项，一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，用于提供这三项保护。目前，锂电池进行大电流放电时主要采用大电流保护板实现，成本太高，且很难实现超大电流放电，也有部分锂电池采用保护板加继电器的方式，但是在这些现有技术中，在负载端有电容情况下存在继电器触点打火，长时间使用烧坏触点问题，降低了锂电池使用寿命，而且在一些特殊情况下还需要重新加载预充电阻，增加了使用成本。因此，亟需设计一种新型的能够实现大电流放电的锂电池保护装置及方法。


技术实现要素：
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3.本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种实现大电流放电的锂电池保护装置及方法，在锂电池内增加两个继电器，通过控制继电器的开关实现大电流放电和保护锂电池的目的。
4.为了实现上述目的，本发明所述实现大电流放电的锂电池保护装置主体结构包括锂电池本体、保护板、常开继电器、常闭继电器、总正极线、总负极线、继电器控制线路、充电负极线、保险装置和控制装置；锂电池本体的正极与总正极线连接，负极分别常开继电器和保护板的一端相连，常开继电器的另一端与总负极线相连，保护板的另一端与常闭继电器相连，常闭继电器与总负极线之间连接有保险装置，防止通过保护板给负载端大电流供电；继电器控制线路设置在保护板和常闭继电器之间，继电器控制线路上设有常开继电器控制线圈端和常闭继电器控制线圈端，常开继电器控制线圈端和常闭继电器控制线圈段并联后与控制装置的一端连接，控制装置的另一端与总正极线相连，用于控制开继电器和常闭继电器的断开或闭合；充电负极线设置在保护板和常闭继电器之间，并与继电器控制线路并联，用于连接外部的充电口的负极。
5.本发明所述常开继电器和常闭继电器两个继电器可以用一个h型继电器代替。
6.本发明所述保险装置为保险丝或限流开关等。
7.本发明所述继电器控制线路、控制装置均为本领域通用控制线路和控制设备，未公开的具体电路连接方式均为本领域通用连接方式。
8.本发明实现锂电池大电流放电和保护的过程包括充电、静置和工作三种状态，具体为：
9.(1)充电：充电时有两种方式，
①
将充电负极线与总正极线连接至用电设备的充电口并接通电源进行充电，此时通过保护板实现保护功能；
②
若充电时确保继电器控制线路断开，此时常开继电器断开，常闭继电器闭合，也能将总负极线连接至用电设备的充电口并接通电源进行充电，保护板同样实现保护功能；两种情况均能为用电设备负载端电容充电，同时为用电设备的附属电器提供小电流供电；
10.(2)静置：继电器控制线路断开，此时常开继电器断开，常闭继电器闭合，锂电池本体通过保护板和常闭继电器连接用电设备的负载端，为负载端电容实现充电功能并为用电设备的附属电器提供小电流供电；
11.(3)工作：通过继电器控制线路控制常开继电器闭合，常闭继电器断开，锂电池本体的电流通过常开继电器实现大电流放电；若在放电过程中国保护板检测到电池电压低,进行断开保护，此时继电器控制线路也处于断开状态，则常开继电器自动断开，锂电池本体的负极输出端断电；如电流过大且超过正常值，则常开继电器自动断开进行保护，若采用h型继电器时，则h型继电器的常开触点断开后，电流经保护板和h型继电器的常闭触点，保护板同样断开进行保护。
12.本发明与现有技术相比，所采用的装置结构简单，操作方便，使用安全，采用较小电流保护板实现锂电池的大电流放电保护功能，同时避免了继电器触点打火的问题，降低了成本，延长了电池使用寿命，而且电池的安全性能也得到了保证，具有很高的社会价值和经济效益，应用范围广，特别适用于电动车(电动两轮，三轮，四轮，电动叉车等)、房车电源、电动园林设备和电动工具等。
附图说明：
13.图1为本发明的主体结构原理示意框图。
具体实施方式：
14.下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。
15.实施例1：
16.本实施例所述实现大电流放电的锂电池保护装置主体结构包括锂电池本体1、保护板2、常开继电器3、常闭继电器4、总正极线5、总负极线6、继电器控制线路7、充电负极线8、保险装置9和控制装置10；锂电池本体1的正极与总正极线5连接，负极分别常开继电器3和保护板2的一端相连，常开继电器3的另一端与总负极线6相连，保护板2的另一端与常闭继电器4相连，常闭继电器4与总负极线6之间连接有保险装置9，防止通过保护板2给负载端大电流供电；继电器控制线路7设置在保护板2和常闭继电器4之间，继电器控制线路7上设有常开继电器控制线圈端11和常闭继电器控制线圈端12，常开继电器控制线圈端11和常闭继电器控制线圈段12并联后与控制装置10的一端连接，控制装置10的另一端与总正极线5
相连，用于控制开继电器3和常闭继电器4的断开或闭合；充电负极线8设置在保护板2和常闭继电器4之间，并与继电器控制线路7并联，用于连接外部的充电口的负极。
17.本实施例所述常开继电器3和常闭继电器4两个继电器可以用一个h型继电器代替。
18.本实施例所述保险装置9为保险丝或限流开关等。
19.本实施例所述继电器控制线路7、控制装置10均为本领域通用控制线路和控制设备，未公开的具体电路连接方式均为本领域通用连接方式。
20.本实施例实现锂电池大电流放电和保护的过程包括充电、静置和工作三种状态，具体为：
21.(1)充电：充电时有两种方式，
①
将充电负极线8与总正极线5连接至用电设备的充电口并接通电源进行充电，此时通过保护板2实现保护功能；
②
若充电时确保继电器控制线路7断开，此时常开继电器3断开，常闭继电器4闭合，也能将总负极线6连接至用电设备的充电口并接通电源进行充电，保护板2同样实现保护功能；两种情况均能为用电设备负载端电容充电，同时为用电设备的附属电器提供小电流供电；
22.(2)静置：继电器控制线路7断开，此时常开继电器3断开，常闭继电器4闭合，锂电池本体1通过保护板2和常闭继电器4连接用电设备的负载端，为负载端电容实现充电功能并为用电设备的附属电器提供小电流供电；
23.(3)工作：通过继电器控制线路7控制常开继电器3闭合，常闭继电器4断开，锂电池本体1的电流通过常开继电器3实现大电流放电；若在放电过程中国保护板2检测到电池电压低,进行断开保护，此时继电器控制线路7也处于断开状态，则常开继电器3自动断开，锂电池本体1的负极输出端断电；如电流过大且超过正常值，则常开继电器3自动断开进行保护，若采用h型继电器时，则h型继电器的常开触点断开后，电流经保护板2和h型继电器的常闭触点，保护板2同样断开进行保护。
24.实施例2：
25.本实施例将本发明的技术方案用于电动车，将充电负极线8和总正极线5接入电动车的充电口，继电器控制线路7接入电动车的总开关(即电动车控制器电锁线)，电动车充电时通过保护板2进行保护，电动车停用时，常开继电器3断开，常闭继电器4闭合，通过保护板2和常闭继电器4连接电动车的控制器，为电动车的控制器电容充电，同时为电动车上的附属电器小电流供电，在无钥匙启动或电动车出现故障时，通过小电流为电动车灯供电，可打开电动车灯使车灯闪烁，起到预警提示作用，保证安全；电动车启动后，继电器控制线路7闭合，常开继电器3闭合，常闭继电器4断开，电动车的锂电池电流通过常开继电器3实现大电流放电，供电动车工作。
26.实施例3：
27.本实施例将本发明的技术方案用于电动园林设备，将充电负极线8单独接入电动车的充电口，继电器控制线路7接入电动园林设备的手动开关，充电时通过保护板2进行保护，静置时通过保护板2和常闭继电器4为电动园林设备的控制器电容充电；电动园林设备使用时，打开手动开关，继电器控制线路7闭合，常开继电器3闭合，常闭继电器4断开，电动园林设备的锂电池电流通过常开继电器3实现大电流放电，供电动园林设备工作。
28.本实施例所述电动园林设备包括电动割草机和电动绿篱机等常用园林设备。

技术特征：
1.一种实现大电流放电的锂电池保护装置，其特征在于，其主体结构包括锂电池本体、保护板、常开继电器、常闭继电器、总正极线、总负极线、继电器控制线路、充电负极线、保险装置和控制装置；锂电池本体的正极与总正极线连接，负极分别常开继电器和保护板的一端相连，常开继电器的另一端与总负极线相连，保护板的另一端与常闭继电器相连，常闭继电器与总负极线之间连接有保险装置，防止通过保护板给负载端大电流供电；继电器控制线路设置在保护板和常闭继电器之间，继电器控制线路上设有常开继电器控制线圈端和常闭继电器控制线圈端，常开继电器控制线圈端和常闭继电器控制线圈段并联后与控制装置的一端连接，控制装置的另一端与总正极线相连，用于控制开继电器和常闭继电器的断开或闭合；充电负极线设置在保护板和常闭继电器之间，并与继电器控制线路并联，用于连接外部的充电口的负极。2.根据权利要求1所述实现大电流放电的锂电池保护装置，其特征在于，所述常开继电器和常闭继电器两个继电器能用一个h型继电器代替。3.根据权利要求2所述实现大电流放电的锂电池保护装置，其特征在于，所述保险装置为保险丝或限流开关。4.根据权利要求3所述实现大电流放电的锂电池保护装置，其特征在于，所述继电器控制线路、控制装置均为本领域通用控制线路和控制设备，未公开的具体电路连接方式均为本领域通用连接方式。5.一种采用如权利要求4所述装置本发明实现锂电池大电流放电和保护的方法，其特征在于包括充电、静置和工作三种状态，具体为：(1)充电：充电时有两种方式，
①
将充电负极线与总正极线连接至用电设备的充电口并接通电源进行充电，此时通过保护板实现保护功能；
②
若充电时确保继电器控制线路断开，此时常开继电器断开，常闭继电器闭合，也能将总负极线连接至用电设备的充电口并接通电源进行充电，保护板同样实现保护功能；两种情况均能为用电设备负载端电容充电，同时为用电设备的附属电器提供小电流供电；(2)静置：继电器控制线路断开，此时常开继电器断开，常闭继电器闭合，锂电池本体通过保护板和常闭继电器连接用电设备的负载端，为负载端电容实现充电功能并为用电设备的附属电器提供小电流供电；(3)工作：通过继电器控制线路控制常开继电器闭合，常闭继电器断开，锂电池本体的电流通过常开继电器实现大电流放电；若在放电过程中国保护板检测到电池电压低,进行断开保护，此时继电器控制线路也处于断开状态，则常开继电器自动断开，锂电池本体的负极输出端断电；如电流过大且超过正常值，则常开继电器自动断开进行保护，若采用h型继电器时，则h型继电器的常开触点断开后，电流经保护板和h型继电器的常闭触点，保护板同样断开进行保护。
技术总结
本发明属于锂电池技术领域，涉及一种实现大电流放电的锂电池保护装置及方法，锂电池本体的负极分别常开继电器和保护板的一端相连，常开继电器的另一端与总负极线相连，保护板的另一端与常闭继电器相连，常闭继电器与总负极线之间连接有保险装置；继电器控制线路设置在保护板和常闭继电器之间，继电器控制线路上设有的常开继电器控制线圈端和常闭继电器控制线圈段并联后与控制装置的一端连接，控制装置的另一端与总正极线相连，充电负极线设置在保护板和常闭继电器之间，并与继电器控制线路并联，所采用的装置结构简单，操作方便，使用安全，采用较小电流保护板实现锂电池的大电流放电保护，同时避免继电器触点打火，降低成本，延长电池使用寿命。长电池使用寿命。长电池使用寿命。


技术研发人员：刘建亮 胡福博 胡海强
受保护的技术使用者：潍坊市速远动力科技有限公司
技术研发日：2021.03.23
技术公布日：2021/6/24