[实用新型]一种电池组均衡保护系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力安全技术领域，尤其涉及一种电池组均衡保护系统。

背景技术

电池组中各单体电池之间存在不一致性,连续的充放电循环导致的差异,将使某些单体电池的容量加速衰减,串联电池组的容量由单体电池的最小容量决定,因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短。造成这种不平衡的主要原因有：电池制作过程中,由于工艺等原因,同批次电池的容量、内阻等存在差异；电池自放电率的不同,长时间的积累,造成电池容量的差异；电池使用过程中,使用环境如温度、电路板的差异,导致电池容量的不平衡；电池组合前,由于筛选原则的不完善,导致的电池单体之间的不平衡。常用的均衡充放电技术有恒定分流电阻均衡充放电、通断分流电阻均衡充放电、平均电池电压均衡充放电、开关电容均衡充放电、降压型变换器均衡充放电、电感均衡充放电等。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充放电控制功能；多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU,通过和保护芯片的串行通讯(如I2C总线)来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。

发明内容

针对相关技术领域文献和以上现有技术的不足，在大量现有文献研究和长期在相关领域研发实践的基础上，本实用新型提出“一种电池组均衡保护系统”，克服了现有技术中“针对三元锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充放电过程中要实现整组电池均衡充放电的问题”等技术难题，设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充放电功能的电池组保护电路，实现“有效的避免了因电池组之间的性能差异导致对单体电池过度充电或过度放电的现象，最大限度的提高了系统的可靠度与能源转换效率”的有益效果。

为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种电池组均衡保护系统，该系统锂电池组、控制电路、主电路和分流放电支路，所述主电路通过充电控制开关器件和放电控制开关器件与控制电路连接，分流放电支路连接到控制电路，锂电池组的单节锂电池串联连接。所述分流放电支路包括充电过电压分流放电支路电阻和与其串联的分流放电支路控制用开关器件。所述控制电路包括过流检测保护电阻、锂电池保护芯片、充电控制用MOS管和放电控制用MOS管，所述锂电池组的各锂电池保护芯片的CO管脚分别连接到充电控制用MOS管，各锂电池保护芯片的DO管脚分别连接到放电控制用MOS管，各电池保护芯片的VM管脚串联过流检测保护电阻后连接到主电路上，各锂电池的分流放电支路串联到对应的锂电池保护芯片的VDD管脚和VSS管脚之间。所述锂电池保护芯片通过总线串联连接，分别对所对应的单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。所述锂电池保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断。所述单节锂电池保护芯片的充电电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路的充电开关器件导通提供栅级电压。所述单节锂电池保护芯片的放电电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路的放电开关器件导通提供栅级电压。

一种电池组均衡保护方法包括以下步骤：步骤一、当部分单节锂电池在充电过程中，达到过电压保护状态，通过过电压保护信号控制并联在单节锂电池电池正负极两端的分流放电支路放电，同时将串联在充电回路中的对应单节锂电池断离出充电回路；当所有单节锂电池均充电进入过电压保护状态时，全部单节锂电池电压大小在误差范围内完全相等，各节锂电池保护芯片充电保护控制信号均变低，无法为主电路中的充电控制开关器件提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即实现均衡充电，充电过程完成；步骤二、当部分单节锂电池欠电压或者过流和短路时，对应的单节锂电池放电保护控制信号变低，无法为主电路中的放电控制开关器件提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即结束放电使用过程。

本实用新型的有益效果：单节锂电池保护芯片依据三元锂电池组电池数目串联使用，分别对所对应的单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护，同时通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断，进而实现BMS锂电智能管理单元的均衡充放电，此种均衡保护电路有效的避免了因电池组之间的性能差异导致对单体电池过度充电或过度放电的现象，最大限度的提高了系统的可靠度与能源转换效率。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例的具备均衡保护的锂电池组保护板示意图；

图2为本实用新型具体实施例的充电过程示意图；

图3为本实用新型具体实施例的分流均衡过示意图；

图4为本实用新型具体实施例的放电过程示意图。

具体实施方式