[發明專利]一種多節串聯鋰電池組均衡及保護系統

有效

• 申請號: 201110243453.3
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102957175A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 楊維堅;王開偉
• 申請（專利權）人: 福建睿能電子有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02H7/18
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 秦力軍

技術領域

本發明涉及電源領域，特別涉及一種多節串聯鋰電池組均衡及保護系統。

背景技術

近年來，由于鋰電池具有放電電壓穩定、自放電率低、壽命長、無記憶效應、體積小、無公害等諸多優點，被廣泛的應用在測試儀器、數碼產品、電動工具等上面。圖1顯示了現有技術提供的一種多節串聯鋰電池組系統結構框圖，包括鋰電池充放電組件、控制模塊和充放電開關裝置。所述控制模塊根據多節串聯鋰電池組系統的充電或放電狀態，控制充放電開關裝置接通或斷開充電回路或供電回路。目前，一種多節串聯鋰電池組系統仍存在以下問題：

1、鋰電池充放電組件和控制模塊之間的IIC通訊發生異常時，可能導致充放電保護異常或失效，使鋰電池組使用安全性失控，甚至發生意外；

2、多節串聯鋰電池組系統發生過流、甚至短路時，可能造成鋰電池組充放電安全性問題；

3、由于鋰電池組單個鋰電池之間存在電壓、內阻、容量差異，導致滿充電電壓一致性誤差，對于同樣的負載，鋰電池之間電壓差越大，鋰電池組充放電時間越短，鋰電池組持續放電能力越低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多節串聯鋰電池組均衡及保護系統，能更好地解決由于鋰電池充放電組件與控制模塊之間IIC通訊異常導致的鋰電池組充放電使用安全性等問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種多節串聯鋰電池組均衡及保護系統，包括：

鋰電池充放電組件，用于將外部充電電源接入鋰電池組進行充電，并向負載供電；

控制模塊，與所述鋰電池充放電組件進行IIC通訊，以控制所述鋰電池充放電組件進行滿充電；

充放電開關裝置，用于接通或斷開所述鋰電池充放電組件的充電回路或供電回路；

通訊異常保護電路，用于對所述控制模塊的IIC通訊狀態進行檢測，并在檢測到IIC通訊異常時，發出IIC通訊異常信號；

其中，所述充放電開關裝置根據所述ICC通訊異常信號，斷開所述鋰電池充放電組件的充電回路或供電回路。

進一步地，所述鋰電池充放電組件包括：

模擬前端電路，用于采集所述鋰電池組中每個鋰電池的電壓數據，并通過IIC總線將所采集的電壓數據送入控制模塊，以便所述控制模塊生成用于每個鋰電池均衡充電的多個均衡充電控制信號；

均衡驅動電路，用于根據所述多個均衡充電控制信號，生成多個均衡驅動信號；

均衡電路，用于根據多個均衡驅動信號，控制每個鋰電池進行滿充電。

優選地，所述均衡電路包括多個分別并聯在每個鋰電池兩端的均衡單元，其每個均衡單元包括串聯連接的電子開關和電阻器。

進一步地，所述鋰電池充放電組件還包括：

放電電流保護電路，用于檢測放電電流，并在檢測到放電電流超過預定放電電流值時，生成放電電流保護信號；

充電電流保護電路，用于檢測充電電流，并在檢測到充電電流超過預定充電電流值時，生成充電電流保護信號。

優選地，所述放電電流保護電路具有一個放電過流保護單元，包括：

第一運算放大器；

連接在第一運算放大器正相輸入端和采樣地之間的第二限流電阻器；

連接在第一運算放大器負相輸入端和工作電源之間的第一可變分壓電阻器和第二可變分壓電阻器；

連接在第一運算放大器輸出端和充放電開關裝置之間的第三限流電阻器；

其中，第一可變分壓電阻器一端連接第二可變分壓電阻器、另一端連接鋰電池組負端、中間抽頭連接第一運算放大器負相輸入端。

優選地，所述放電電流保護電路還具有一個放電短路保護單元，包括：

第二運算放大器；

連接在第二運算放大器正相輸入端和采樣地之間的第四限流電阻器；

連接在第二運算放大器負相輸入端和鋰電池組負端之間的第二可變分壓電阻器和第一可變分壓電阻器；

連接在第二運算放大器輸出端和充放電開關裝置之間的第五限流電阻器；

其中，第二可變分壓電阻器一端連接第一可變分壓電阻器、另一端連接工作電源、中間抽頭連接第二運算放大器負相輸入端。

優選地，所述充電電流保護電路包括：

第三運算放大器；

連接在第三運算放大器負相輸入端與工作電源之間的第一分壓電阻器；

連接在第三運算放大器負相輸入端與采樣地之間的第二分壓電阻器；

連接在第三運算放大器正相輸入端與工作電源之間的第三分壓電阻器；

連接在第三運算放大器正相輸入端與鋰電池組負端之間的第四分壓電阻器；