锂离子电池保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锂离子电池保护系统，包括信号采集单元和控制单元，所述信号采集单元包括保护芯片、电压检测单元，控制单元包括单片机和开关单元，所述电压检测单元与锂离子电池相连，保护芯片通过电压检测单元检测电池的电压；所述单片机通过保护芯片的通信接口读取保护芯片检测的电压值，并根据电压值设定的范围由控制开关单元断开或接通充放电回路。本发明专利技术采用了保护芯片和单片机的形式对锂离子电池进行保护，通过保护芯片扩大了检测范围，通过单片机提供灵活的保护参数设置，是适用于多种锂离子电池的保护系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池
，尤其涉及锂离子电池保护系统。背景4支术锂离子电池没有记忆效应，因此是理想的充电电池。高容量、高安全性的 锂离子电池组已开始越来越多应用于各种手持电动器具。这种应用领域要求较 高的电压和较大的电流，所以大多采用多节锂电池的串联应用。但是，多节锂离子电池串联使用时，由于每节电池的性能指标不可能完全 一样，如果有某一颗电池的性能受到影响，整组电池的性能便大打折扣，甚至 可能会引起锂电池燃烧、爆炸的严重后果。例如， 一旦有某节电池处于过充状 态，就可能造成锂离子从正极过渡脱嵌，从而可能使电极间发生短路而导致严 重后果。因此，对多节串联的锂离子电池的应用，应当监控每一颗电池状态，并对 其进行有效的保护。现有技术中， 一种锂离子电池的保护电路的结构一般包括一个过充电保护电路和一个过放电保护电路；所述过充电保护电路包括一个串 联在所述主电路中的充电控制开关，和可将电池的电压与设定电压进行比较并 输出比较结果的过充电电压检测部，和根据所述过充电电压检测部的输出信号 控制所述充电控制开关通/断的过充电逻辑控制部；所述过放电保护电路包括一 个串联在所述主电路中的放电控制开关，和可将电池的电压与设定电压进行比 较并输出比较结果的过放电电压检测部，和根据所述过放电电压检测部的输出 信号控制所述放电控制开关通/断的过放电逻辑控制部。上述电路一般由简单的硬件电路实现，其可以解决由于电池组的各电池单 体间存在性能差异，容易因单节电池的过充电或过放电，造成整组电池损坏的 问题。然而，当今锂电池发展日新月异，各种材料的锂电池相继出现，如钴酸锂、 锰酸锂、三元、磷酸铁锂、聚合物等锂电池，这些材料的锂电池电化学性能也 有较大的差别，所以要求保护系统的保护参数也能灵活设置，而且随着应用场合的不同，保护参数也有所不同。而上述电路检测范围较小，且其保护参数的 设置范围不够灵活，不能满足多种材料的锂离子电池组的要求。从而不能使锂 离子电池组的安全性能最大化、电化学性能最大化。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种锂离子电池保护系统，该系统对锂离子电池 实时状态的检测范围较大，且可以灵活设置保护参数。为达到上述专利技术目的，本专利技术提出以下的技术方案一种锂离子电池保护系统，包括信号采集单元和控制单元，所述信号采集 单元包括保护芯片、电压检测单元，控制单元包括单片机和开关单元，所述电 压检测单元与锂离子电池相连，保护芯片通过电压检测单元检测电池的电压； 所述单片机通过保护芯片的通信接口读取保护芯片检测的电压值，并根据电压 值设定的范围由控制开关单元断开或接通充放电回路。其中，所述单片机读取的检测电压值在大于过充设定电压值或小于或等于 过放设定电压值时，控制开关单元断开充放电回路。其中，所述信号采集单元还包括电流检测单元，所述电流检测单元与锂离 子电池相连，保护芯片通过电流检测单元检测主回路的电流；所述单片机通过 保护芯片的通信接口读取保护芯片检测的电流值，当该电流值大于或等于电流 设定值时，控制开关单元断开充放电回路；当断开的持续时间大于延时设定值 时，控制开关单元接通充放电回路。其中，所述电流设定值包括过流电流设定值和短路电流设定值，所述延时 设定值包括过流延时设定值和短路延时设定值。其中，所述信号采集单元还包括温度^:测单元，所述温度检测单元包括至 少一组NTC和电阻，所述单片机读取温度检测单元上的温度值，并才艮据其检测 到的电池组的温度值通过控制开关单元断开充放电回路。其中，所述电量显示单元包括3组由NTC和电阻组成的温度4企测点。其中，系统还包括均衡控制单元，用于当电池的电压差大于或等于设定压 差值时，对电池进行均衡。其中，该系统还包括电量显示单元，用于显示电池的剩余电量。其中，所述电量显示单元包括5个LED。其中，所述开关单元包括2个M0S管。从以上技术方案可以看出，在本专利技术系统中，采用了保护芯片和单片机的 形式对锂离子电池进行保护， 一方面，所述保护芯片内部设有大量的寄存器， 大量的寄存器可以储存更多的检测值，扩大了检测范围，可满足对多种锂离子 电池进行检测的需求。另一方面，以单片机的形式实现控制部分，可以灵活设 置各种锂离子电池的保护参数，进而控制开关单元断开或导通，对锂离子电池 提供完备的保护。附图说明图1为本专利技术锂离子电池保护系统的结构框图； 图2为本专利技术锂离子电池保护系统的具体电路图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。本专利技术提供一种锂离子电池保护系统，如图1、图2所示，包括信号采集单 元和控制单元，所述信号采集单元包括保护芯片、电压^r测单元，控制单元包 括单片机和开关单元。在信号釆集单元中，所述电压检测单元与锂离子电池相连，保护芯片通过 电压检测单元检测电池的电压；所述单片机通过保护芯片的通信接口读取保护 芯片检测的电压值，并根据电压值设定的范围由控制开关单元断开或接通充放 电回路，即当该电压值在设定电压值范围之外时，控制开关单元断开充》文电回路，当该电压值在设定电压值范围之内时，控制开关单元接通充放电回路。其中，上述设定电压值包括过充电压设定值和过放电压设定值，所述单片 机读取的检测电压值在大于过充设定电压值或小于或等于过放设定电压值时， 控制开关单元断开充放电回路。设定电压值范围之外是指当检测电压值大于过 充设定电压值，或者，当检测电压值小于或等于过放设定电压值时，断开充放电回路；而当电压值在安全电压的范围之内，即电压值既大于或等于过放设定 电压值，又小于或等于过充电压值时，才接通充》文电回路。可以实现过充保护和过放保护的功能，其工作过程和原理是过充保护保护芯片通过电压4全测单元中的Rll、 Cl， R12、 C2.......Rln、Cn分别检测每一节电池的电压，之后单片机实施读取保护芯片检测的电压，当 达到过充保护电压值时，单片机会使保护芯片内部的充电控制寄存器置0， CHG 脚输出低电平，充电控制M0S管Qll关断，停止充电。此后电池电压会慢'隄下 降，当其降到过充接触电压值后，单片机会使保护芯片内部的充电控制寄存器 置l， CHG脚输出高电平，充电控制M0S管Q11导通，开始充电。过放保护保护芯片通过电压4企测网络R11、 Cl, R12、 C2.......Rln、 Cn分别检测每一节电池的电压，之后单片机实施读取保护芯片检测的电压，当达到 过放保护电压值时，单片机会使保护芯片内部的放电控制寄存器置0, DCHG脚 输出低电平，放电控制M0S管Q12关断，停止放电。此后电池电压会慢慢上升， 当其升到iti文接触电压值后，单片机会使保护芯片内部的放电控制寄存器置1， DCHG脚输出高电平，充电控制M0S管Q11导通，开始充电。在本专利技术系统中，采用了保护芯片和单片机的形式对锂离子电池进行保护， 一方面，在信号采集部分，所述保护芯片内部设有大量的寄存器，大量的寄存 器可以储存更多的检测值，扩大检测范围，可满足对多种锂离子电池进行检测的需求。另一方面，在控制部分，以单片机的形式实现控制部分，可以灵活设 置各种锂离子电池的保护参数，进而控制开关单元断开或导通，对锂离子电池 进行非常完备的保护。此外，保护芯片设有通信接口，以便单片机读写内部寄 存器的值。对于开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池保护系统，包括信号采集单元和控制单元，其特征在于：　所述信号采集单元包括保护芯片、电压检测单元，控制单元包括单片机和开关单元，所述电压检测单元与锂离子电池相连，保护芯片通过电压检测单元检测电池的电压；所述单片机通过保护芯 片的通信接口读取保护芯片检测的电压值，并根据电压值设定的范围由控制开关单元断开或接通充放电回路。

【技术特征摘要】
1、一种锂离子电池保护系统，包括信号采集单元和控制单元，其特征在于所述信号采集单元包括保护芯片、电压检测单元，控制单元包括单片机和开关单元，所述电压检测单元与锂离子电池相连，保护芯片通过电压检测单元检测电池的电压；所述单片机通过保护芯片的通信接口读取保护芯片检测的电压值，并根据电压值设定的范围由控制开关单元断开或接通充放电回路。2、 根据权利要求1所述的锂离子电池保护系统，其特征在于 所述单片机读取的检测电压值在大于过充设定电压值或小于或等于过放设定电压值时，控制开关单元断开充放电回路。3、 根据权利要求1所述的锂离子电池保护系统，其特征在于，所述信号釆 集单元还包括电流检测单元，所述电流检测单元与锂离子电池相连，保护芯片 通过电流检测单元检测主回路的电流；所述单片机通过保护芯片的通信接口读 取保护芯片检测的电流值，当该电流值大于或等于电流设定值时，控制开关单 元断开充放电回路；当断开的持续时间大于延时设定值时，控制开关单元接通充 ;改电回^各。4、 根据权利要求3所述的锂离子电池保护系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春青，
申请(专利权)人：深圳市比克电池有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]