一种多节串联锂电池组均衡及保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多节串联锂电池组均衡及保护系统，包括锂电池充放电组件，用于将外部充电电源接入锂电池组进行充电，并向负载供电；控制模块，与所述锂电池充放电组件进行IIC通讯，以控制所述锂电池充放电组件进行满充电；充放电开关装置，用于接通或断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路；通讯异常保护电路，用于对所述控制模块的IIC通讯状态进行检测，并在检测到IIC通讯异常时，发出IIC通讯异常信号；其中，所述充放电开关装置根据所述IIC通讯异常信号，断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路。本发明专利技术解决了IIC通讯异常而导致的充放电保护异常或失效，保证了锂电池组的使用安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源领域，特别涉及一种多节串联锂电池组均衡及保护系统。
技术介绍
近年来，由于锂电池具有放电电压稳定、自放电率低、寿命长、无记忆效应、体积小、无公害等诸多优点，被广泛的应用在测试仪器、数码产品、电动工具等上面。图I显示了现有技术提供的一种多节串联锂电池组系统结构框图，包括锂电池充放电组件、控制模块和充放电开关装置。所述控制模块根据多节串联锂电池组系统的充电或放电状态，控制充放电开关装置接通或断开充电回路或供电回路。目前，一种多节串联锂电池组系统仍存在以下问题I、锂电池充放电组件和控制模块之间的IIC通讯发生异常时，可能导致充放电保·护异常或失效，使锂电池组使用安全性失控，甚至发生意外；2、多节串联锂电池组系统发生过流、甚至短路时，可能造成锂电池组充放电安全性问题；3、由于锂电池组单个锂电池之间存在电压、内阻、容量差异，导致满充电电压一致性误差，对于同样的负载，锂电池之间电压差越大，锂电池组充放电时间越短，锂电池组持续放电能力越低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多节串联锂电池组均衡及保护系统，能更好地解决由于锂电池充放电组件与控制模块之间IIC通讯异常导致的锂电池组充放电使用安全性等问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种多节串联锂电池组均衡及保护系统，包括锂电池充放电组件，用于将外部充电电源接入锂电池组进行充电，并向负载供电；控制模块，与所述锂电池充放电组件进行IIC通讯，以控制所述锂电池充放电组件进行满充电；充放电开关装置，用于接通或断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路；通讯异常保护电路，用于对所述控制模块的IIC通讯状态进行检测，并在检测到IIC通讯异常时，发出IIC通讯异常信号；其中，所述充放电开关装置根据所述ICC通讯异常信号，断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路。进一步地，所述锂电池充放电组件包括模拟前端电路，用于采集所述锂电池组中每个锂电池的电压数据，并通过IIC总线将所采集的电压数据送入控制模块，以便所述控制模块生成用于每个锂电池均衡充电的多个均衡充电控制信号；均衡驱动电路，用于根据所述多个均衡充电控制信号，生成多个均衡驱动信号；均衡电路，用于根据多个均衡驱动信号，控制每个锂电池进行满充电。优选地，所述均衡电路包括多个分别并联在每个锂电池两端的均衡单元，其每个均衡单元包括串联连接的电子开关和电阻器。进一步地，所述锂电池充放电组件还包括放电电流保护电路，用于检测放电电流，并在检测到放电电流超过预定放电电流值时，生成放电电流保护信号； 充电电流保护电路，用于检测充电电流，并在检测到充电电流超过预定充电电流值时，生成充电电流保护信号。 优选地,所述放电电流保护电路具有一个放电过流保护单元，包括第一运算放大器；连接在第一运算放大器正相输入端和采样地之间的第二限流电阻器；连接在第一运算放大器负相输入端和工作电源之间的第一可变分压电阻器和第二可变分压电阻器；连接在第一运算放大器输出端和充放电开关装置之间的第三限流电阻器；其中，第一可变分压电阻器一端连接第二可变分压电阻器、另一端连接锂电池组负端、中间抽头连接第一运算放大器负相输入端。优选地,所述放电电流保护电路还具有一个放电短路保护单元,包括第二运算放大器；连接在第二运算放大器正相输入端和采样地之间的第四限流电阻器；连接在第二运算放大器负相输入端和锂电池组负端之间的第二可变分压电阻器和第一可变分压电阻器；连接在第二运算放大器输出端和充放电开关装置之间的第五限流电阻器；其中，第二可变分压电阻器一端连接第一可变分压电阻器、另一端连接工作电源、中间抽头连接第二运算放大器负相输入端。优选地，所述充电电流保护电路包括第三运算放大器；连接在第三运算放大器负相输入端与工作电源之间的第一分压电阻器；连接在第三运算放大器负相输入端与采样地之间的第二分压电阻器；连接在第三运算放大器正相输入端与工作电源之间的第三分压电阻器；连接在第三运算放大器正相输入端与锂电池组负端之间的第四分压电阻器；连接在第三运算放大器输出端与充放电开关装置之间的第一限流电阻器。进一步地，所述控制模块具有在IIC通讯异常时停止输出脉宽调制信号的脉宽调制(PWM)单元。进一步地，所述通讯异常保护电路是整流电路，其输入端连接控制模块，输出端连接充放电开关装置。进一步地，所述充放电开关装置包括充放电驱动电路，用于根据充电或放电电流保护信号，生成用于切断充电回路或供电回路的充电或放电驱动信号；控制电路，用于根据所述ICC通讯异常信号和所述充电或放电驱动信号，生成用于接通或断开充放电开关电路的控制信号；充放电开关电路，用于根据所述控制信号，接通或断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路，使锂电池组充电或供电。与现有技术相比较，本专利技术具有以下技术效果I、本专利技术通过使用通讯异常保护电路，在锂电池充放电组件与控制模块之间的 IIC通讯发生异常时，快速断开充电回路或供电回路，避免了充电或放电电流保护电路异常或失效而导致锂电池组使用安全性失控，提高了锂电池组的使用安全性；2、本专利技术使用充电电流保护电路和放电电流保护电路，在充电过流或放电过流时，实现锂电池组的快速保护；3、本专利技术在充电状态下，通过对锂电池组进行电压均衡控制，使锂电池组满充电后，单个锂电池电压一致性误差在±30mV内，促使锂电池组发挥最大性能。附图说明图I是现有技术提供的一种多节串联锂电池组系统结构框图；图2是本专利技术实施例提供的一种多节串联锂电池组均衡及保护系统结构框图；图3是本专利技术实施例提供的一种多节串联锂电池组均衡及保护系统结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的控制锂电池组充电电压均衡的控制结构图；图5是本专利技术实施例提供的均衡电路原理示意图；图6是图4中单个锂电池充电电压均衡的电路原理示意图；图7是本专利技术实施例提供的放电过流保护单元的电路结构图；图8是本专利技术实施例提供的放电短路保护单元的电路结构图；图9是本专利技术实施例提供的充电电流保护电路的电路结构图；图10是本专利技术实施例提供的通讯异常保护电路的电路结构图；图11是本专利技术实施例提供的充放电开关装置结构示意图；图12是本专利技术另一实施例提供的一种多节串联锂电池组均衡及保护系统结构示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图2显示了本专利技术实施例提供的一种多节串联锂电池组均衡及保护系统结构框图，如图2所示，一种多节串联锂电池组均衡及保护系统包括锂电池充放电组件、控制模块、充放电开关装置和通讯异常保护电路，其中所述锂电池充放电组件，用于将外部充电电源接入锂电池组进行充电，并向负载供电。具体地说，锂电池充放电组件包括多节串联锂电池组，多节串联锂电池组与外部充电电源连接，实现对锂电池组的充电，与负载连接，实现对负载的供电。所述控制模块，与所述锂电池充放电组件进行IIC通讯，以控制所述锂电池充放电组件进行满充电。具体地说，控制模块通过Iic总线接收并处理锂电池充放电组件采集的每个锂电池的电压数据，以控制锂电池电压均衡。所述控制模块可以是微控制器MCU，包括脉宽调制(PWM)单元。所述充放电开关装置，用于接通或断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路。所述通讯异常保护电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多节串联锂电池组均衡及保护系统，其特征在于，包括：锂电池充放电组件，用于将外部充电电源接入锂电池组进行充电，并向负载供电；控制模块，与所述锂电池充放电组件进行IIC通讯，以控制所述锂电池充放电组件进行满充电；充放电开关装置，用于接通或断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路；通讯异常保护电路，用于对所述控制模块的IIC通讯状态进行检测，并在检测到IIC通讯异常时，发出IIC通讯异常信号；其中，所述充放电开关装置根据所述IIC通讯异常信号，断开所述锂电池充放电组件的充电回路或供电回路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维坚，王开伟，
申请(专利权)人：福建睿能电子有限公司，
类型：发明
国别省市：