[发明专利]一种锂电池保护电路及其保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池保护技术领域，具体涉及一种应用于电动自行车上 的锂电池的保护方法。

背景技术

目前，常规的电动自行车锂电池包仅具有锂电池保护功能，少数锂电 池包支持简单的均衡功能，通常这样的保护系统称为锂电池保护板，而电 池的充电管理则由外部的充电器完成，充电器与电池包的连接比较简单， 即通过Pack+和Pack-端子连接。其充电过程一般是先恒流再恒压，当恒 压过程电流降低到0.01C左右即认为充电完成。对于电压过低的电池包， 一般会先进行涓流预充电，等电池电压升高至安全电压后再进行常规充 电，电压反馈仅取自Pack+、Pack-，即电池组总电压。这种充电管理的缺 点在于只对电池组的端口电压进行反馈，在电池组内电芯一致性较好的情 况下，这种充电方式可以达到预期的效果；而当电池的一致性变差时，某 节电芯的电压在充电过程中提前达到了限压值，保护板为了避免锂电池过 充损坏，会切断充电回路，但此时其他电芯可能还没有充满，导致电池组 电压达不到充电器设定值。

发明内容

本发明需解决的问题是提供一种锂电池保护方法，该方法针对电池内 部各电芯分别进行监控和管理，对电池各种状态提供完善、精确的保护。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：一种锂电池保护方法， 其步骤为：

(1)MCU判断是否有需要均衡的电芯，有则先对该电芯进行电量均衡；

(2)由前端采集单元实时采集电池各电芯电压参数；

(3)MCU读取电池各电芯电压参数，判断电池是否处于充电状态，是 则进入充电管理程序；所述电池处于充电状态的条件为前端采集单元采集 到的电池电流大于第一设定值；

(4)进入充电管理程序后，MCU根据给定的充电电流及读取的电芯电 压参数计算出PWM占空比后输出PWM控制信号，通过充电控制单元控制充 电器充电；

(5)再由MCU比较每个电芯电压值Vx，选出电芯电压最大值Vmax；

(6)由MCU对Vmax进行判断，如果Vmax大于设定值，则MCU通过 PWM信号控制充电器降低充电电流继续充电，每满足条件后，充电电流按 百分之一递减；

(7)由MCU判断充电电流，充电电流小于设定值Ic，则停止充电，否 则继续充电并循环检测；

如前端采集单元采集到的电池电流、电压、温度超出设定范围，则MCU 进入故障查询状态；

如前端采集单元采集到的电池电流小于第三设定值，则MCU进入低功 耗等待状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：所述保护方法配合具有充 电管理功能的集成芯片的保护电路，且采用集成芯片分别采集电池各电芯 参数，以电池各电芯参数判断充电状态并对充电过程进行控制，有效避免 了仅以锂电池包两极Pack+、Pack-电压为参考时进行充电管理弊端；在这 种方式下，电压反馈从之前的整组电压反馈调整为单节电压反馈，当某节 电芯电压在充电过程中达到限幅值时，MCU即调整指令降低充电电流避免 电池电压超限，确保了锂电池的安全，同时提高了充电效率。

附图说明

图1为所述保护电路原理示意图；

图2为本发明优选电路原理示意图；

图3为所述保护方法流程示意图；

图4为所述充电管理流程示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进 一步的详细说明。

图1为所述保护电路原理示意图。如图，所述的锂电池充电管理电路， 包括用于采集电池各电芯电压、温度参数的前端采集单元11，根据采集到 得的电池各电芯电压、温度参数进行系统控制和充电管理的MCU主控单元 10，受控于MCU主控单元、接收PWM信号控制外部充电器工作的充电控制 单元12。所述前端采集单元11采用功能强大的集成芯片OZ890，其通过 串口连接MCU，与其进行数据传递。所述充电控制单元12采用光耦元件 U1、U2，光耦元件输入端接收MCU信号，输出端连接外部充电器。本实用 新型所述电路中设有两路隔离PWM输出，其中一路用于充电电流指令传输， 另一路预留。图中PACK+、PACK-为负载连接端子，CHG_IN接充电器负极， 充电器正极与负载正极共用一个端子。另场效应管Q10、Q20组成过充过 放的保护电路。