一种锂电池组充放电保护方法技术

本发明专利技术公开了一种锂电池组充放电保护方法，包括步骤：S1、控制单元输出预定占空比的PWM控制信号，控制充电MOS管和放电MOS管开启；S2、实时检测锂电池组所在回路的电流；当电流超过预设短路电流时，通过控制单元的PWM刹车引脚触发刹车信号，直接封锁PWM控制信号，充电MOS管和放电MOS管关断。本发明专利技术能够快速有效实现短路保护。现短路保护。现短路保护。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池组充放电保护方法


[0001]本专利技术主要涉及锂电池
，具体涉及一种锂电池组充放电保护方法。

技术介绍

[0002]在现有的锂电池BMS(Battery Management System电池管理系统)板中，为防止锂电池放电开启瞬间冲击电流过大，通常的做法是先开启预充回路，通过预充电阻和MOS管给外部容性负载充电一段时间，再开启放电MOS管。若当检流电阻检测到放电电流远超正常放电电流时，判定为外部短路，这时控制单元关断MOS管，保护锂电池组。这种关断方式速度过慢，如果存在外部短路，电流一般在100us以内就上升至预设短路保护电流，通过检流电阻检测直至控制单元执行关断MOS管，这过程至少在10ms以上，此时再关断放电MOS管，将会对MOS管造成很大的冲击，且当电流降下来时，再次开启MOS管，将会造成多次过流保护，很容易损坏MOS管。在锂电池充电开启的瞬间，如果外部充电电压和蓄电池电压相差比较大，也将造成充电电流过大，采用同样的检测和关断措施将会对充电MOS管造成很大冲击，容易损坏MOS管。上述这种情况即使采用更高耐压、更大电流的MOS管，保护次数也有限，同时增加了电路成本。
[0003]即在现有锂电池充放电保护中，尤其是过流和短路保护，控制单元通过A/D转换采集检流电阻压降或者通过读取比较器的电平状态是否超过预设电流值，再去执行关断措施，这个时间已经远超过短路电流爬升时间，执行关断的时候短路电流已经远超预设电流值，将会对MOS管造成极大的关断尖峰电压冲击，且当电流降下来时控制单元再次开启MOS管，将会造成多次过流保护，很容易损坏MOS管。如果采取更高耐压、更大电流的MOS管，保护次数也有限，同时增加了电路成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能快速有效抑制短路电流的锂电池组充放电保护方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种锂电池组充放电保护方法，包括步骤：
[0007]S1、控制单元输出预定占空比的PWM控制信号，控制充电MOS管和放电MOS管开启；
[0008]S2、实时检测锂电池组所在回路的电流；当电流超过预设短路电流时，通过控制单元的PWM刹车引脚触发刹车信号，直接封锁PWM控制信号，充电MOS管和放电MOS管关断。
[0009]优选地，在步骤S2之后，在充电MOS管和放电MOS管关断一段时间后，清除刹车信号，再次执行步骤S1
‑
S2，并且执行步骤S2时，在触发刹车信号的同时产生中断信号；将预设时间内的中断信号次数与预设次数进行比较，根据比较结果来判断锂电池组所在回路是否短路。
[0010]优选地，当在预设时间内的中断信号次数达到预设次数时，则判断锂电池组所在回路短路，不再开启充电MOS管和放电MOS管；否则判断锂电池组所在回路没有短路，正常开
启充电MOS管和放电MOS管。
[0011]优选地，其中预设时间为100ms，预设次数为10
‑
15次。
[0012]优选地，步骤S1中的预定占空比的PWM控制信号为100％占空比的PWM控制信号。
[0013]优选地，当锂电池组充满电时，充电MOS管关闭，放电MOS管打开，以防止过充电；锂电池组对外放电时，电流从锂电池组的正极流出经过负载，再流经充电MOS管的体二极管，再经过放电MOS管回到锂电池组负极。
[0014]优选地，当放电放到一定程度时再打开充电MOS管，同时关闭放电MOS管，电流经充电器的一端经锂电池组的正极，再流经放电MOS管的体二极管，再经过充电MOS管回到充电器，不影响正常充电。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0016]本专利技术的保护方法，采用PWM刹车功能关断MOS管速度比通常方案在中断里去关断MOS管快一个量级，因为刹车功能引脚被触发后直接硬件封锁PWM信号，不经过控制单元，大大减小了各MOS管的电流过冲，同时也减小了关断尖峰电压。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的保护电路在实施例的电路原理图。
[0018]图2为本专利技术的保护方法在实施例的流程图。
[0019]图3为本专利技术中的PWM时序波形图。
具体实施方式
[0020]以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。
[0021]本专利技术实施例的锂电池组充放电保护方法，基于对应的保护电路来实现，如图1所示，保护电路包括控制单元、第一PWM驱动电路、第二PWM驱动电路、检测电阻R、比较器、充电MOS管Q2和放电MOS管Q1，充电MOS管的漏极与负载或充电器的一端相连，充电MOS管的源极与放电MOS管的漏极相连，放电MOS管的源极与检流电阻的一端相连，检流电阻的另一端分别与锂电池组的负极和比较器的输入一端相连，比较器的输入另一端接参考电压，比较器的输出端接控制单元的PWM刹车引脚；锂电池组的正极与所述负载或充电器的另一端相连；控制单元经第一PWM驱动电路与充电MOS管相连，控制单元经第二PWM驱动电路与放电MOS管相连。其中控制单元必须为带PWM刹车功能的单片机或相关器件。
[0022]其中利用带PWM刹车功能的控制单元，在比较器检测到充放电过流时翻转电平，经PWM刹车引脚自动触发PWM的刹车功能，进而封锁PWM控制信号，达到过流的同时立即关断的目的，上述执行过程均是硬件执行，关断速度达到ns级，能快速有效抑制短路电流增大情况；上述采用PWM刹车功能关断MOS管速度比通常方案在中断里去关断MOS管快一个量级，因为刹车功能引脚被触发后直接硬件封锁PWM信号，不经过控制单元，大大减小了MOS管的电流过冲，同时也减小了关断尖峰电压；相比通常的方案少了预充回路和短路保护回路，减小了电路板体积，降低了成本。
[0023]另外在充电MOS管的源极与所述锂电池组的正极之间设有二极管D1，其中二极管D1的阳极与充电MOS管的源极相连，二极管D1的阴极与锂电池组的正极相连。上述二极管D1的功能是吸收各MOS管关断的电压尖峰。
[0024]上述保护电路解决了锂电池BMS板在充放电开启或关断瞬间，保护板的MOS管容易受冲击电流损坏的问题，该保护方法可以简化保护电路，取消预充电电阻和MOS管，减小体积、节约成本等。
[0025]如图2所示，本专利技术实施例的基于如上所述的锂电池组充放电保护电路的保护方法，具体包括步骤：
[0026]S1、控制单元输出预定占空比(如100％)的PWM控制信号，再分别经第一PWM驱动电路驱动所述充电MOS管开启，同时经第二PWM驱动电路驱动放电MOS管开启；
[0027]S2、通过检测电阻实时检测锂电池组所在回路的电流；当电流超过预设短路电流(一般为正常充放电电流的10倍左右)时，比较器的输出电平自动发生翻转，经控制单元的PWM刹车引脚触发刹车信号，直接封锁PWM控制信号，充电MOS管和放电MOS管关断。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池组充放电保护方法，其特征在于，包括步骤：S1、控制单元输出预定占空比的PWM控制信号，控制充电MOS管和放电MOS管开启；S2、实时检测锂电池组所在回路的电流；当电流超过预设短路电流时，通过控制单元的PWM刹车引脚触发刹车信号，直接封锁PWM控制信号，充电MOS管和放电MOS管关断。2.根据权利要求1所述的锂电池组充放电保护方法，其特征在于，在步骤S2之后，在充电MOS管和放电MOS管关断一段时间后，清除刹车信号，再次执行步骤S1
‑
S2，并且执行步骤S2时，在触发刹车信号的同时产生中断信号；将预设时间内的中断信号次数与预设次数进行比较，根据比较结果来判断锂电池组所在回路是否短路。3.根据权利要求2所述的锂电池组充放电保护方法，其特征在于，当在预设时间内的中断信号次数达到预设次数时，则判断锂电池组所在回路短路，不再开启充电MOS管和放电MOS管；否则判断锂电池组所在回路没有短路，正常开启充电MOS管和放电MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：周蒙，薛勇，何峰，郭进，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：