[發明專利]鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換方法

有效

• 申請號: 201611204423.0
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106712174B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 白志鵬;金晶龍;陳厚
• 申請（專利權）人: 天津力神特種電源科技股份公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J9/06
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 劉英蘭

1.一種鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換控制系統電路，其特征在于：該控制系統電路包括防倒灌電路、輸出切換控制電路、充電切換控制電路、切換檢測及控制電路、鋰離子蓄電池組保護電路、電源電路、與外部充電器通信用電量計及其切換電路和與主機通信用電量計；

設有外部供電設備通過防倒灌電路、輸出切換控制電路與用電設備連接；四串鋰離子蓄電池組通過輸出切換控制電路與用電設備連接的同時與電源電路連接，且電源電路分別與輸出切換控制電路、充電切換控制電路、切換檢測及控制電路、與主機通信用電量計、與外部充電器通信用電量計及其切換電路連接；鋰離子蓄電池組保護電路與四串鋰離子蓄電池組連接；主機充電器及外部充電器與充電切換控制電路連接，與主機通信用電量計連接主機充電器，與外部充電器通信用電量計及其切換電路連接外部充電器；

所述防倒灌電路由理想二極管及其外圍電路組成，分別與外部供電設備、切換檢測及控制電路和輸出切換控制電路連接；

所述輸出切換控制電路由P溝道功率MOS管、N溝道開關MOS管及其外圍電路構成，分別與電源電路、防倒灌電路、四串鋰離子蓄電池組、切換檢測及控制電路和用電設備連接；

所述充電切換控制電路由P溝道功率MOS管、N溝道開關MOS管及其外圍電路構成，分別與電源電路、四串鋰離子蓄電池組、切換檢測及控制電路、主機充電器及外部充電器連接；

所述切換檢測及控制電路由雙路比較器及其外圍電路組成，分別與電源電路、輸出切換控制電路、充電切換控制電路和與外部充電器通信用電量計及其切換電路連接；

所述鋰離子蓄電池組保護電路由鋰離子蓄電池組保護芯片及其外圍電路組成，分別與鋰離子蓄電池組連接；

所述電源電路由直流線性穩壓電源芯片及其外圍電路組成，其輸入來自四串鋰離子蓄電池組，輸出分別與輸出切換控制電路、切換檢測及控制電路、充電切換控制電路、與主機通信用電量計、與外部充電器通信用電量計及其切換電路連接并為其供電；

所述與主機通信用電量計由電量計及其外圍電路組成，分別與電源電路、四串鋰離子蓄電池組及用電設備連接；

所述與外部充電器通信用電量計及其切換電路由通信開關、開關型N溝道MOS管、電量計芯片及其外圍電路組成，分別與切換檢測及控制電路、電源電路及外部充電器連接。

2.根據權利要求1所述的鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換控制系統電路，其特征在于：該控制系統電路自帶兩路鋰離子蓄電池組電量計，用電設備和外部充電器均可與鋰離子蓄電池組進行單總線通信而實現對鋰離子蓄電池組電量的實時監控。

3.根據權利要求1所述的鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換控制系統電路，其特征在于：當外部供電設備為用電設備供電時，鋰離子蓄電池組輸出回路與用電設備斷開，此時給鋰離子蓄電池組充電時需單獨用外部充電器從充電端口對鋰離子蓄電池組進行充電，用電設備與外部充電器都可以與鋰離子蓄電池組進行通信而實現對電池組電量的實時監控；當外部供電設備不存在，鋰離子蓄電池組為用電設備供電時，鋰離子蓄電池組輸出回路與外部供電設備供電回路斷開，與外部充電器通信回路被切斷，此時只有用電設備能夠與鋰離子蓄電池組通信而獲取鋰離子蓄電池組當前電量。

4.根據權利要求1所述的鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換控制系統電路，其特征在于：該控制系統電路適用于單體電壓在2.7V-4.3V之間的所有三串、四串鋰離子蓄電池組，適用于外部供電設備在12V-17.2V之間的供電切換電路。

5.根據權利要求1所述的鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換控制系統電路，其特征在于：所述輸出切換控制電路中功率回路的開關器件為P溝道MOSFET。

6.根據權利要求1所述的鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換控制系統電路，其特征在于：所述電源電路中的IC3為直流線性穩壓電源芯片，將鋰離子蓄電池組正極電壓作為芯片輸入電壓，輸出電壓為5V，該電壓作為電量計芯片電源、雙路比較器電源和5V基準電源。

7.根據權利要求1所述的鋰離子蓄電池組供電及通信自動切換控制系統電路，其特征在于：所述鋰離子蓄電池組保護電路中的IC6為鋰離子蓄電池組保護芯片，其中的B+、B2、B3、B4、B-分別為四節單體電池的電壓信號接入端，鋰離子蓄電池組保護芯片的1腳和2腳是鋰離子蓄電池組充放電MOSFET控制端，4腳為電流采樣端；所述鋰離子蓄電池組保護芯片型號為S-8254；電量計芯片具體型號為DS2788；

當某一節單體電池電壓低于鋰離子蓄電池組保護芯片的保護電壓時，鋰離子蓄電池組保護芯片會控制放電MOSFET關斷，從而切斷放電回路，保證單體電池不會因過放而降低壽命；當某一節單體電池電壓高于鋰離子蓄電池組保護芯片的過充保護電壓時，鋰離子蓄電池組保護芯片會控制充電MOSFET關斷，從而切斷充電回路，保證單體電池不會因過充而發生危險；當4腳檢測到鋰離子蓄電池組充放電電流大于保護電流或鋰離子蓄電池組輸出端發生斷路現象時，鋰離子蓄電池組保護芯片會控制充放電MOSFET關斷，保證鋰離子蓄電池組不會因為電流過大而發生危險現象。