[發明專利]一種便攜式的多節鋰電池組管理系統

在審

• 申請號: 202011077410.8
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN114336809A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 胡炳;陳玉興;余波
• 申請（專利權）人: 豐凱醫療器械（上海）有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 袁亞軍

本發明公開了一種便攜式的多節鋰電池組管理系統，包括電池組：采用多節鋰離子電池串聯成組作為電源；電池管理芯片：通過外圍檢測電路實時監測鋰電池組的當前電壓、充放電電流和溫度信息；主電流回路：包括預充放電控制電路和充放電控制電路，所述預充放控制電路用于防止電池組過度放電或過久自放電，所述充放電控制電路為電池組提供正常的充放電通路；保護電路：包括防反接保護電路和過壓保護電路；外部電壓充電平衡控制電路：通過場效應管控制電池均衡，用于消除單體電池成組后在使用過程中產生的不一致性。本發明能夠有效地對鋰電池組進行充放電管理，并實現了對鋰電池重要參數的精確監測與評估。

技術領域

本發明涉及一種電池組管理系統，尤其涉及一種便攜式的多節鋰電池組管理系統。

背景技術

隨著當前電子技術的發展，便攜式設備變得越來越普及，對供電環境的要求也越來越趨于多樣化。通常來說會用電池作為備份電源，當現場工作環境無市電供電時，利用電池對設備供電。鋰電池具有性能穩定，體積小，重量輕，循環壽命長，自放電率低，能量密度高等優點，相比等容量的鉛酸電池，其優越的性能越來越受到用戶青睞。

目前，市場上雖然有眾多鋰電池專用的充電器，但大都局限于固定的電池節數(多為1-4節)，或是需要多芯片級聯使用，導致外圍電路復雜，成本較高，不適于便攜式儀器。同時，對鋰電池組來說，其充電放電的條件要求比較嚴苛，在充放電過程中，過電流過電壓都會對電池壽命產生嚴重影響。而隨著鋰電池應用的普及，對鋰電池容量的計算精度要求也越來越高。傳統的電量統計算法都是利用庫倫計來實現，通過前端采樣流入流出電池芯的差值估算剩余電量，但此算法在鋰電池壽命后期受電池芯自身老化影響，故其電量會失準，用戶需要定期的老化循環測試來保證計算精度。相比普通的電子設備，對高標準、高要求的醫療電子設備供電方案的設計顯得更加嚴苛。醫療設備在通過電池供電時，要能最大程度的延長設備運行時間，并保證設備的安全性和穩定性。隨著技術的更新，便攜式的醫療設備不斷增長。因此，提供一套便攜式、充放電可控、高精度的鋰電池組管理系統對鋰電池應用具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種便攜式的多節鋰電池組管理系統，能夠有效地對鋰電池組進行充放電管理，并實現了對鋰電池重要參數的精確監測與控制。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種便攜式的多節鋰電池組管理系統，包括電池組：采用多節鋰離子電池串聯成組作為電源；電池管理芯片：通過外圍檢測電路實時監測鋰電池組的當前電壓、充放電電流和溫度信息；主電流回路：包括預充放電控制電路和充放電控制電路，所述預充放控制電路用于防止電池組過度放電或過久自放電，所述充放電控制電路為電池組提供正常的充放電通路；保護電路：包括防反接保護電路和過壓保護電路；外部電壓充電平衡控制電路：通過FET開關控制電池均衡，用于消除單體電池成組后在使用過程中產生的不一致性。

上述的便攜式的多節鋰電池組管理系統，其中，所述電池管理芯片為BQ40z80，所述外圍檢測電路包括電壓采樣和電流檢測，電壓采樣通過BQ40z80的引腳VC7EN連接N溝道MOS管Q10，將VC7EN引腳拉高，使得MOS管Q10導通，電壓通過內置ADC進行模數轉換，實時讀取電壓值；電流檢測是通過在BQ40z80的SRN和SRP引腳之間接入一個1mΩ的檢測電阻來進行，并采用集成于BQ40z80芯片內部的ADC進行庫倫計數。

上述的便攜式的多節鋰電池組管理系統，其中，所述BQ40z80的TS1、TS2提供熱敏電阻驅動控制，用于電池和場效應管的溫度檢測。

上述的便攜式的多節鋰電池組管理系統，其中，所述充放電控制電路的工作狀態為：當充電時，該回路的電流從電池PACK+開始，經過用于控制充電和放電的場效應管和化學保險絲，然后通過鋰電池組和電流采樣電阻，最終回到PACK-，完成對整個鋰電池組的充電；所述電池管理芯片的PACK引腳通過一個10k電阻與PACK+相連，所述電池管理芯片的SRN引腳通過RC濾波器與PACK-相連；當單節電池電壓低于2.5V時，判定為電池欠壓，放電回路截止；當單節電池電壓高于4.2V時，充電回路立即斷開防止電池過充。