一种锂电池系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种锂电池系统，其包括至少一个锂电池构成的电池模块；所述电池模块的锂电池上均设有锂电池保护装置；所述锂电池保护装置包括用于检测锂电池电压与温度的电池异常检测电路，所述电池异常检测电路与光耦合电路相连；电池异常检测电路检测锂电池的工作温度或电压与电池异常检测电路预先设定值匹配时，电池异常检测电路驱动光耦合电路导通；电池异常检测电路检测锂电池温度或电压与电池异常检测电路预先设定值不匹配时，电池异常检测电路使光耦合电路截止处于高阻状态；电池模块内的光耦合电路对应连接。本实用新型专利技术结构紧凑，提高了锂电池使用的可靠性，降低使用成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种供电保护系统，尤其是一种锂电池系统，属于锂电池的

技术介绍
目前铅酸电池被广泛应用在各种不同的领域，但与锂电池相比较，铅酸电池由于循环寿命比较短，能量密度比较低，而且铅还是一种极易造成环境污染的重金属，铅酸电池正面临着逐步被没有重金属污染的锂电池逐步替代的趋势。锂电池由于其特殊的电化学特性，如果充电时电压过高，电池会有产生爆炸的危险；当锂电池放电时，如果放电电压低于一个基本电压时，会影响到锂电池的循环寿命；此外，锂电池工作环境必须控制在一定的温度之下，以免电池结构被破坏。因此在实际应用锂电池时，必须增加电源管理系统(BMS)，该系统会监测每一串锂电池电压，当检测到任何一串锂电池电压或温度异常时，电源管理系统会立即切断充电或放电电流。锂电池系统通过增加串接在一起的锂电池数量来提升系统的电压，因此对应于不同的工作电压所需要串接在一起的锂电池数量不同，也就需要选用不同的电源管理系统(BMS)与之相匹配。目前标准铅酸电池系统都是由12V的电池模块串接而成，其工作电压为12V的N 倍，N为串接铅酸电池模块数量。用锂电池替代铅酸电池应用时，首先需要串接一定数量的锂电池，确保锂电池系统的工作电压符合要求，然后再根据串接锂电池的数量选择相应的电源管理系统(BMS)匹配，确保电源管理系统(BMS)有足够的检测通道来检测每一串锂电池电压。使用这种锂电池系统来替代传统铅酸电池应用，其工作变得非常繁琐，不利于锂电池的推广应用。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种锂电池系统，其结构紧凑，提高了锂电池使用的可靠性，降低使用成本。按照本技术提供的技术方案，所述锂电池系统，包括至少一个锂电池构成的电池模块；所述电池模块内的锂电池上均设有锂电池保护装置；所述锂电池保护装置包括用于检测锂电池电压与温度的电池异常检测电路，所述电池异常检测电路与光耦合电路相连；电池异常检测电路检测锂电池的工作温度或电压与电池异常检测电路预先设定值匹配时，电池异常检测电路驱动光耦合电路导通；电池异常检测电路检测锂电池温度或电压与电池异常检测电路预先设定值不匹配时，电池异常检测电路使光耦合电路截止处于高阻状态；电池模块内的光耦合电路对应连接。所述电池保护装置还包括用于对锂电池电压进行均衡的均衡电路。所述光耦合电路包括与电池异常检测电路相连的发光二极管，所述发光二极管与光电三极管对应相连。所述电池模块包括四个串联的锂电池形成输出电压为12V的电池组，电池模块内3的光耦合电路依次串联。所述电池模块与控制电路电连接。所述控制电路包括与光耦合电路相连的阻抗检测电路，所述阻抗检测电路的输出端与继电器开关系统相连，所述继电器开关系统还与过流与SOC检测装置电连接。所述继电器开关系统包括继电器控制电路，所述继电器控制电路的输出端与继电器开关相连；继电器开关的一端与过流与SOC检测装置电连接，过流与SOC检测装置的输出端与继电器控制电路相连。所述过流与SOC检测装置包括电流检测电路，所述电流检测电路通过ADC模块与处理器相连，所述处理器的输出端与SOC显示器相连；电流检测电路的输出端还与过流检测电路相连，过流检测电路的输出端与继电器开关系统相连。所述处理器为单片机、ARM、DSP或FPGA。所述锂电池为电压为3. 2V的磷酸铁锂电池。本技术的优点多个锂电池串联形成电池模块；电池模块内的锂电池上均设置锂电池保护模块，锂电池保护模块包括均衡电路及电池异常检测电路，电池异常检测电路与光耦合电路相连，光耦合电路内的光电三极管串联；当电池异常检测电路检测到锂电池的电压或温度与设定值不匹配时，会使光电三极管处于截止高阻状态，能够提示电池模块内的工作状态，为电池模块的安全工作状态提供信号指示；电池模块通过控制电路与外接电路相连，通过控制电路能调节电池模块与外接电路的工作状态；结构紧凑，提高了锂电池使用的可靠性，降低使用成本。附图说明图1为本技术锂电池与锂电池保护装置相连的结构框图。图2为本技术的结构框图。图3为本技术的使用状态框图。图4为本技术控制电路的结构框图。图5为本技术的另一种使用状态图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1 图5所示本技术包括锂电池1、锂电池保护装置2、均衡电路3、电池异常检测电路4、光耦合电路5、发光二极管6、光电三极管7、电池模块8、控制电路9、阻抗检测电路10、继电器开关系统11、继电器控制电路12、继电器开关13、过流与SOC检测装置14、电流检测装置15、过流检测电路16、ADC模块17、处理器18、S0C显示器19及外接电路20。如图1和图2所示为了提高锂电池1使用的可靠性，所述锂电池1上设有锂电池保护装置2，所述锂电池保护装置2包括均衡电路3及电池异常检测电路4 ；当锂电池1在过充时，均衡电路3输出均衡信号，能够使锂电池1进行放电，以避免锂电池1过充而产生损坏。锂电池保护装置2还包括电池异常检测电路4，所述电池异常检测电路4能够检测锂电池1的电压与温度值，当所述电压及温度值与电池异常检测电路4内预先设定的数值不匹配时，电池异常检测电路4会输出异常信号；具体地，电池异常检测电路4与光耦合电路5相连，所述光耦合电路5包括发光二极管6及光电三极管7，所述光电二极管6与电池异常检测电路4相连，当电池异常检测电路4检测锂电池1的温度及电压与设定值相匹配时，电池异常检测电路4使发光二极管6发光，发光二极管6发出的光线照射于光电三极管 7上，使光电三极管7导通；同时，当电池异常检测电路4检测锂电池1的温度及电压与设定值不匹配时，电池异常检测电路4会使发光二极管6停止发光，发光二极管6停止向外发光照射光电三极管7后，光电三极管7处于截止高阻状态。为了提高锂电池1向外输出电压值，需要将多个锂电池1进行串联。具体地，本技术电池模块8由四个平均电压为3. 2V的磷酸铁锂电池串联构成，电池模块8的电压为 12V，能够与各种铅酸电池相对应。四个锂电池1串联后，光电三极管7的发射极与集电极依次相连，将四个光电三极管7串接在一起。图2中，A端与B端间的电压为12V，C端与D 端间的阻抗值等于光电三极管7阻抗的串联。因此，当电池模块8内有一个锂电池1的电压或温度与设定值不匹配时，与该锂电池1对应的光电三极管7会处于高阻状态，C端与D 端间的阻抗也会变得很高。如图3和图4所示为电池模块8与外接电路20相连的使用状态图；具体地，电池模块8通过控制电路9与外接电路20相连；外接电路20可以为外接负载，也可以为充电器。 控制电路9能够根据电池模块8的状态调节电池模块8与外接电路20的连接状态。具体地， 控制电路9包括阻抗检测电路10，所述阻抗检测电路10的输出端与继电器开关系统11相连，所述继电器开关系统11与过流与SOC (state of charge)检测装置14相连。过流与SOC 检测装置14包括电流检测电路15，所述电流检测电路15通过过流检测电路16与继电器开关系统11相连，且电流检测电路15通过ADC(模数转换)模块17与处理器(MCU)IS相连， 所述处理器18的输出端与SOC显示器19相连，所述处理器18可以为单片机、ARM (Adva本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种锂电池系统，包括至少一个锂电池（１）构成的电池模块（８）；其特征是：所述电池模块（８）内的锂电池（１）上均设有锂电池保护装置（２）；所述锂电池保护装置（２）包括用于检测锂电池（１）电压与温度的电池异常检测电路（４），所述电池异常检测电路（４）与光耦合电路（５）相连；电池异常检测电路（４）检测锂电池（１）的工作温度或电压与电池异常检测电路（４）预先设定值匹配时，电池异常检测电路（４）驱动光耦合电路（５）导通；电池异常检测电路（４）检测锂电池（１）温度或电压与电池异常检测电路（４）预先设定值不匹配时，电池异常检测电路（４）使光耦合电路（５）截止处于高阻状态；电池模块（８）内的光耦合电路（５）对应连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金鹰，
申请(专利权)人：无锡新纬电池有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32