[實用新型]一種鋰電池充放電管理系統

有效

• 申請號: 201320854603.9
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN203632319U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 樊凌雁
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所 33230
• 代理人: 占國霞

技術領域

本實用新型涉及一種電動自行車用動力電池系統的管理系統領域，具體涉及一種鋰電池充放電管理系統。

背景技術

隨著鋰電池性能的逐漸提高，其作為動力電源應用于電動汽車、混合動力汽車已非常廣泛。一般動力電源都需要比較高的電壓，幾節甚至十幾節才可以作為動力電池使用。在多節電池串聯使用的情況下，基于每節單體鋰電池的內部特性的不一致，會影響整個系統的供電能力，一節單體電池性能發生變化的話，比如出現電壓過充、電壓過放、充放電電流過大甚至是短路等現象，會影響整組電池的性能，導致整組電池使用壽命縮短或者損害，嚴重時甚至會發生著火、爆炸等危險事件。為使鋰電池組能夠最大程度地發揮其優越性能、保證其使用的安全性以及延長使用壽命，人們研究設計了電池管理系統。

目前電池管理系統廣泛應用于電動汽車、混合動力汽車等大型車載電池上，但電動自行車領域，考慮到其成本及人們的消費水平，其車載電池尚未安裝電池管理系統，這對于鉛酸電池及鎳氫電池來說還可以，但隨著鋰電池電動自行車的普及，針對鋰電池的特殊性，充放電不當如過充、過放、過溫、過流等將損壞電池，造成鋰電池的不可修復，嚴重時還會發生安全事故。在電動自行車的使用過程中，需要實時檢測電池組的電壓、電流、溫度，防止車載電池的過充、過放、過溫及過流等現象，實現對鋰電池組的保護，并有效防止各種安全隱患的發生，因此電池管理系統應該發展成為鋰電池電動自行車的一部分，是鋰電池電動車的安全保障。

在現有技術中，關于電動自行車鋰電池充放電管理系統仍存在以下幾方面的缺陷：

為解決各個單體鋰電池充放電不一致，必須在系統中增加均衡模塊，但電動自行車內部空間有限，而現有均衡模塊體積龐大模塊復雜。不利于實際應用。

對鋰電池的系統使用時的安全性能檢測處理不夠完善，應實時檢測電池組的電壓、電流、溫度，防止車載電池的過充、過放、過溫及過流等現象，將電池使用的安全隱患降到最低。

實用新型內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種鋰電池充放電管理系統，實時監控鋰電池的狀態參數，并根據狀態參數進行過充保護、過放保護以及單體鋰電池間的不均衡控制等，從而提高鋰電池系統的性能和安全。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為：

一種鋰電池充放電管理系統，包括第一開關、第一開關驅動模塊、充電模塊、鋰電池監控單元、電流檢測模塊、總電壓檢測模塊、微控制器、鋰電池組、第二開關驅動模塊、第二開關和電源模塊；

所述電源模塊與市電連接，其為系統各個模塊提供供電；

所述第一開關控制市電輸入與充電模塊之間的連接或斷開，其輸入端與市電連接，其輸出端與充電模塊連接；

所述第一開關驅動模塊與所述第一開關連接，控制所述第一開關的導通或閉合；

所述第二開關控制鋰電池組與負載的連接或斷開，其輸入端與鋰電池組連接，其輸出端與負載連接；

所述第二開關驅動模塊與所述第二開關連接，控制所述第二開關的導通或閉合；

所述充電模塊與鋰電池組連接，控制所述鋰電池組的充電；

所述鋰電池組由N個單體鋰電池串聯組成；

所述鋰電池監控單元由N個獨立的單體監控模塊組成，任一個單體監控模塊監控與其相連接的一個單體鋰電池的性能參數；

所述單體監控模塊至少包括電壓采樣模塊、溫度采樣模塊和過壓均衡模塊；所述電壓采樣模塊檢測單體鋰電池的電壓值；所述溫度采樣模塊檢測單體鋰電池的溫度值；所述過壓均衡模塊用于將多余的能量消耗掉，當單體鋰電池電壓高于預設電壓值時，自動開啟過壓均衡模塊消耗多余的能量；

所述電流檢測模塊與鋰電池組相連接，檢測充放電時鋰電池組的工作電流；

所述總電壓檢測模塊與鋰電池組相連接，檢測充放電時鋰電池組的工作電壓；

所述微控制器為本鋰電池充放電管理系統的核心，它與鋰電池監控單元、電流檢測模塊、總電壓檢測模塊、第一開關驅動模塊、充電模塊以及第二開關驅動模塊相連接；所述微控制器接收鋰電池監控單元、電流檢測模塊和總電壓檢測模塊發送的信號，并對這些信號進行分析處理，同時將處理后的控制信號發送給第一開關驅動模塊、充電模塊和第二開關驅動模塊，從而對鋰電池充放電進行控制管理。

優選地，所述過壓均衡模塊包括三端可調穩壓器U1、第一三極管Q1、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第一電容C1以及第二電容C2，其中，