一种锂电池可持续充电限流保护电路制造技术

本发明专利技术公开一种锂电池可持续充电限流保护电路，包括电流采样及判断单元、PWM控制单元、限流单元、监控单元、PWM补偿单元；通过电流采样及判断单元对电池充电电流采样和判断，输出限流控制信号；PWM控制单元根据限流控制信号、以及PWM补偿单元输出的电压信号输出第一PWM控制信号，使得限流单元对电池充电电流进行调节；PWM补偿单元通过监控单元获取调节后的电池充电电流，并调整电压信号的大小，使PWM控制单元输出第二PWM控制信号，控制限流单元进一步将电池充电电流调至充电限流保护值。本申请，在锂电池充电电流过高时依次通过初次调节和二次调节的步骤，实现对电池充电电流的高精度控制调节，从而降低充电电流。从而降低充电电流。从而降低充电电流。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池可持续充电限流保护电路


[0001]本专利技术涉及电路设计
，尤其是涉及一种锂电池可持续充电限流保护电路。

技术介绍

[0002]近年来随着低碳环保经济的实施以及储能市场的快速发展，锂电池在家用储能领域的应用也更加广泛，目前随着家庭对用电量需求的不断增高，往往需要将锂电池的容量进行增大，而对锂电池的扩容一般是通过在锂电池中增加串联电芯的数量的方式，或者是通过将几个或者几十个电池并联使用的方式。
[0003]但是，当采用串联电芯的方式使锂电池的容量增加之后，由于电芯内阻的存在，随着串联的电芯个数的增加以及使用次数的增加，锂电池的内阻也就越大，内阻消耗的电压也越来越高，若对锂电池充电时的充电电流较大，就会导致锂电池的温度快速上升，这不仅会影响电芯容量和电池性能，而且也会减少锂电池使用次数和寿命。
[0004]另外，当采用多个电池并联使用的方式使锂电池的容量增加之后，由于各电池之间容量存在差异，若锂电池充电电流较大，小容量电池与大容量电池相比，其所承受的充电电流就会更大，从而会对锂电池系统造成很大的冲击，影响锂电池系统的稳定。
[0005]综上，当采用串联电芯的方式使锂电池的容量增加之后，若锂电池的充电电流较大，就会导致电池发热、使用寿命短、性能降低的问题；而当采用多个电池并联使用的方式使锂电池的容量增加之后，若锂电池的充电电流较大，又会导致系统冲击大、运行不稳定的问题。现有技术中，为了应对上述锂电池充电电流较大带来的一系列问题，所采用的限流电路控制精度又较低，在锂电池持续长时间充电的情况下，仍然无法避免上述问题的出现。

技术实现思路

[0006]为了实现对锂电池充电过程中的电流进行高精度控制，降低充电电流，避免长时间大电流充电造成电池发热、使用寿命短、性能降低、以及系统冲击大、运行不稳定的问题，本申请提供一种锂电池可持续充电限流保护电路。
[0007]本申请提供一种锂电池可持续充电限流保护电路，采用如下的技术方案：所述锂电池可持续充电限流保护电路，包括电流采样及判断单元、PWM控制单元、限流单元、监控单元、PWM补偿单元；电流采样及判断单元，用于采样电池充电电流I
charge
，并根据对电池充电电流I
charge
大小的判断，输出限流控制信号至PWM控制单元；PWM控制单元，用于根据所述限流控制信号、以及PWM补偿单元输出的电压信号，生成第一PWM控制信号并输出至限流单元；限流单元，用于根据所述第一PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进行调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
；监控单元，用于获取限流单元调节后的电池充电电流I
charge
，并将所述调节后的电
池充电电流I
charge
输出至PWM补偿单元；PWM补偿单元，用于根据所述调节后的电池充电电流I
charge
调整输出至PWM控制单元的电压信号的大小；PWM控制单元，还用于根据调整大小后的电压信号改变所述第一PWM控制信号的占空比，生成第二PWM控制信号，并将所述第二PWM控制信号输出至限流单元；限流单元，还用于根据所述第二PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进一步调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
。
[0008]通过采用上述技术方案，一方面，通过对电池充电电流进行采样，并在判断电池充电电流过高时，快速响应到限流保护模式，通过限流单元及时对电池充电电流进行初次限流控制和调节，从而降低充电电流；另一方面，由于电路系统存在误差，可能导致充电电流的初次调节不到位，因此通过二次调节过程，即实时获取调节后的电池充电电流，对用于控制限流单元的PWM控制信号进行频率补偿，从而实现对电池充电电流的高精度控制和调节，避免长时间大电流充电造成电池发热、使用寿命短、性能降低、以及系统冲击大、运行不稳定的问题，保证锂电池持续长时间充电的安全性；另外，本申请的限流保护电路由硬件功能实现，还具有电路结构简单、响应速度快、动作可靠、控制效率高的优点。
[0009]在一个具体的可实施方案中，所述锂电池可持续充电限流保护电路还包括驱动增强单元；所述驱动增强单元分别与PWM控制单元、限流单元连接；所述驱动增强单元，用于接收PWM控制单元输出的第一PWM控制信号，并将所述第一PWM控制信号的驱动能力增强，并将驱动能力增强后的第一PWM控制信号输出至限流单元；所述限流单元，用于根据所述驱动能力增强后的第一PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进行调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
；和/或，所述驱动增强单元，用于接收PWM控制单元输出的第二PWM控制信号，并将所述第二PWM控制信号的驱动能力增强，并将驱动能力增强后的第二PWM控制信号输出至限流单元；所述限流单元，用于根据所述驱动能力增强后的第二PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进一步调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
。
[0010]通过采用上述技术方案，采用驱动增强单元提高了第一PWM控制信号和第二PWM控制信号的驱动能力，进而提高系统的动态抗干扰能力以及响应速度。
[0011]在一个具体的可实施方案中，所述PWM控制单元包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R10、电容C1、比较器U2；电阻R1的第一端与电阻R10的第一端分别连接电源电压VCC1；电阻R1的第二端分别与电阻R2的第一端、比较器U1的同相输入端、电阻R3的第一端连接；电阻R2的第二端与电容C1的第一端连接，电阻R2的第二端和电容C1的第一端均接地；电容C1的第二端分别与比较器U1的反相输入端、电阻R4的第一端连接；电阻R4的第二端分别与比较器U1的输出端、电阻R3的第二端、电阻R10的第二端、比较器U2的同相输入端、电流采样及判断单元连接；比较器U2的反相输入端与PWM补偿单元连接，比较器U2的输出端与驱动增强单元连接。
[0012]通过采用上述技术方案，PWM控制单元中，当电池充电电流I
charge
大于充电限流保护值I
max
时，通过比较器U1以及相关元器件实现三角波信号的生成，再结合PWM补偿单元输
出的电压信号，通过比较器U2生成对应的PWM控制信号，使限流单元降低充电电流。
[0013]在一个具体的可实施方案中，所述限流保护电路与锂电池的电池正极B+、锂电池的电池负极B
‑
、外部正极输入端、外部负极输入端连接，所述外部正极输入端和外部负极输入端用于作为充电输入端进行电能输入；所述电流采样及判断单元包括电阻R9、运算放大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池可持续充电限流保护电路，其特征在于：包括电流采样及判断单元(1)、PWM控制单元(2)、限流单元(3)、监控单元(4)、PWM补偿单元(5)；电流采样及判断单元(1)，用于采样电池充电电流I
charge
，并根据对电池充电电流I
charge
大小的判断，输出限流控制信号至PWM控制单元(2)；PWM控制单元(2)，用于根据所述限流控制信号、以及PWM补偿单元(5)输出的电压信号，生成第一PWM控制信号并输出至限流单元(3)；限流单元(3)，用于根据所述第一PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进行调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
；监控单元(4)，用于获取限流单元(3)调节后的电池充电电流I
charge
，并将所述调节后的电池充电电流I
charge
输出至PWM补偿单元(5)；PWM补偿单元(5)，用于根据所述调节后的电池充电电流I
charge
调整输出至PWM控制单元(2)的电压信号的大小；PWM控制单元(2)，还用于根据调整大小后的电压信号改变所述第一PWM控制信号的占空比，生成第二PWM控制信号，并将所述第二PWM控制信号输出至限流单元(3)；限流单元(3)，还用于根据所述第二PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进一步调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
。2.根据权利要求1所述的锂电池可持续充电限流保护电路，其特征在于：还包括驱动增强单元(6)，所述驱动增强单元(6)分别与PWM控制单元(2)、限流单元(3)连接；所述驱动增强单元(6)，用于接收PWM控制单元(2)输出的第一PWM控制信号，并将所述第一PWM控制信号的驱动能力增强，并将驱动能力增强后的第一PWM控制信号输出至限流单元(3)；所述限流单元(3)，用于根据所述驱动能力增强后的第一PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进行调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
；和/或，所述驱动增强单元(6)，用于接收PWM控制单元(2)输出的第二PWM控制信号，并将所述第二PWM控制信号的驱动能力增强，并将驱动能力增强后的第二PWM控制信号输出至限流单元(3)；所述限流单元(3)，用于根据所述驱动能力增强后的第二PWM控制信号对电池充电电流I
charge
进一步调节，使所述电池充电电流I
charge
降低至预设的充电限流保护值I
MAX
。3.根据权利要求2所述的锂电池可持续充电限流保护电路，其特征在于：所述PWM控制单元(2)包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R10、电容C1、比较器U2；电阻R1的第一端与电阻R10的第一端分别连接电源电压VCC1；电阻R1的第二端分别与电阻R2的第一端、比较器U1的同相输入端、电阻R3的第一端连接；电阻R2的第二端与电容C1的第一端连接，电阻R2的第二端和电容C1的第一端均接地；电容C1的第二端分别与比较器U1的反相输入端、电阻R4的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹飞龙，柳华勤，
申请(专利权)人：大秦数字能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：