[發明專利]鋰電池充電管理系統及方法

在審

• 申請號: 202011232823.9
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112271788A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 柳歡;柳國軍;馮林
• 申請（專利權）人: 武漢度美迪新能源科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 李明香

1.一種鋰電池充電管理系統，其特征在于，包括電源電路、開關電路、數據采集電路、控制電路和鋰電池，所述電源電路與所述控制電路連接，所述控制電路與所述開關電路連接，所述開關電路與所述鋰電池連接，所述控制電路和所述鋰電池連接至所述數據采集電路；

所述電源電路包括交流輸入端、第一輸出端、第二輸出端和AC/DC轉換部，所述交流輸入端用于接入充電電源，所述第一輸出端與所述控制電路中的控制芯片連接，所述第二輸出端與所述開關電路中的開關芯片連接；

所述開關芯片包括第一場效應管和第一三極管，所述第一場效應管的柵極經由第一電阻與變壓器的副邊第一端連接，所述第一場效應管的源極經第二電阻與所述變壓器的副邊第二端連接，所述第一場效應管的漏極與所述第一三極管的基極連接，所述第一三極管的集電極連接至快恢復二極管，所述快恢復二極管與電感連接，所述電感連接至所述鋰電池，其中，所述變壓器、所述第一電阻和所述第二電阻屬于所述控制電路，所述快恢復二極管和所述電感屬于所述開關電路；

所述數據采集電路包括電流反饋電路和過流保護電路，所述電流反饋電路包括第二三極管、第三電阻、第四電阻和第五電阻，所述第二三極管的基極經過所述第三電阻與所述鋰電池連接，所述第二三極管的發射極經過所述第四電阻接地，所述第二三極管的集電極經過所述第五電阻與所述控制芯片連接，所述過流保護電路包括多個并聯的二極管組成的二極管組、第二場效應管和第六電阻，所述二極管組的陽極與所述控制芯片連接，所述二極管組的陰極與所述第二場效應管的源極連接，所述第二場效應管的漏極與所述鋰電池連接，所述第二場效應管經過所述第六電阻與所述控制芯片連接。

2.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，所述電源電路包括交流直流轉換單元，所述交流直流轉換單元用于將所述交流輸入端接入充電電源產生的交流信號轉換為直流信號。

3.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，所述第一輸出端用于輸出高電平，所述第二輸出端用于輸出低電平。

4.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，所述第一場效應管為垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管，所述第二場效應管為耗盡型MOS管，所述第一三極管和所述第二三極管為NPN型三極管。

5.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，所述二極管組包括四個TVS二極管，每個所述TVS二極管的擊穿電壓、飽和電流均不同，每個所述TVS二極管按照擊穿電壓的大小排列。

6.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，包括：

當接通所述電源電路后產生直流信號，將所述直流信號輸出至所述控制芯片，所述控制芯片輸出電壓信號至所述變壓器產生驅動電壓；

所述驅動電壓驅動所述第一場效應管的柵極開啟，所述第一場效應管的源極和漏極間產生電流；

將所述電流輸出至第一三極管放大，并經過所述電感給所述鋰電池充電。

7.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，包括：

所述電流反饋電路檢測所述鋰電池的充電電流小于預設電流時，所述第二三極管對所述充電電流進行放大產生電流信號；

經過所述第三電阻和所述第五電阻將所述電流信號傳送至所述控制芯片，以確定所述鋰電池的充電狀態，所述充電狀態為檢測所述鋰電池的充電電流衰減程度。

8.根據權利要求7所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，包括：

所述電流信號還通過所述第二三極管反饋至所述控制芯片，當檢測到電路中的電流或電壓增大時，基于所述電路中的電流增大程度，所述控制芯片控制所述過流保護電路中的二級管組的開閉。

9.根據權利要求7所述的鋰電池充電管理系統，其特征在于，包括：

當所述充電狀態為出現異常，所述控制芯片控制所述第一場效應管和所述第二場效應管關斷，所述控制芯片還連接至顯示器，所述顯示器用于實時顯示所述二極管組的導通狀態。

10.一種根據權利要求1至9任一項所述的鋰電池充電管理系統的鋰電池充電管理方法，其特征在于，包括：

將電源電路的交流輸入端接入充電電源產生直流信號并輸出至控制電路的控制芯片；

經過所述控制芯片運算輸出電壓信號，將所述電壓信號進行濾波處理輸出至所述變壓器并產生驅動電壓；

根據所述驅動電壓使所述開關芯片的第一場效應管的柵極開啟，所述第一場效應管的源極與漏極之間產生電流；

輸出所述電流經所述第一三極管放大使所述快恢復二極管的正向導通，再經所述電感給所述鋰電池充電，所述數據采集電路實時采集所述鋰電池兩端的電壓并反饋至所述控制芯片。