[发明专利]一种多节串联锂电池组均衡及保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源领域，特别涉及一种多节串联锂电池组均衡及保护系统。

背景技术

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1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：

1、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。

发明内容

本发明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。

根据本发明的一个方面，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；