多串锂电池组保护失效的控制系统及方法与流程

本发明涉及充放电技术领域，尤其涉及一种多串锂电池组保护失效的控制系统及方法。

背景技术：

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以，锂电池长期没有得到应用，随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流，锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池，锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的，锂电池因其存储能量密度高、使用寿命长的优点被越来越多的使用，但是锂电池在使用一段时间后往往需要进行充电，而现有的锂电池充电保护电路中，为电池提供过充电、过放电、过电流及充电器不符等保护功能，其一般由一个mos管控制是否充电，一旦mos管损坏，则在锂电池充满电时或充电器不符时无法停止充电，过放电无法停止放电，容易导致因锂电池过充而发生起火爆炸，所以急需要一种可以在充电的mos管损坏时，及时断开充电电路，并及时通知用户，从而有效防止锂电池因前面各种情况而发生起火爆炸，对提高充电电路的安全性，显然具有积极的现实意义。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种多串锂电池组保护失效的控制系统及方法，能够在出现过充、过放或充电器不符等各种情况下，充电控制电路失效时，能及时进行分析并将充电控制电路与充电端口，并及时通知用户。

本发明提供一种多串锂电池组保护失效的控制系统，包括充电端口、多串锂电池组、充电控制电路、主控电路、检测电路、保护电路、充电失效开关电路和通信电路，所述充电端口与充电控制电路连接，所述多串锂电池组与充电控制电路耦接，所述充电保护电路与充电控制电路连接，所述检测电路与保护电路、主控电路连接，所述充电失效开关电路连接在所述充电端口与充电控制电路之间，所述充电失效开关电路与主控电路连接，所述检测单元还与多串锂电池组、充电控制单元连接，所述主控电路还与通信电路连接；

所述检测电路检测到电压和/或电流值异常或充饱时，通过保护电路和/或主控电路控制控制充电控制电路断开，此时，主控电路继续接收检测电路检测的第二电流，如果此时第二电流大于零，则判断充电控制电路失效，主控电路控制失效开关电路隔断所述充电控制电路和充电端口、并通过通信电路发出指示到外界设备。

其中，所述检测电路包括电压检测电路，所述电压检测电路与多串锂电池的正极连接，且所述电压检测电路还与所述主控电路、保护电路和充电端口连接。

其中，所述检测电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路与充电控制单元连接，所述电流检测电路还与所述主控电路、保护电路连接。

其中，还包括放电失效开关电路和依次连接的放电端口、放电控制电路和放电失效开关电路，所述放电失效开关电路与主控电路连接，所述放电控制电路与主控电路、保护电路连接，所述检测电路还与放电控制电路连接。

其中，还包括语音播报电路，所述语音播报电路包括语音芯片和播放器，所述语音芯片的输入端与所述主控电路连接，所述语音芯片的输出端与播放器连接，当所述主控电路判断所述充电控制电路失效时，所述主控电路控制语音芯片令播放器发出声音。

本发明还提供一种多串锂电池组保护失效的控制方法，包括：

所述主控电路和/所述保护电路获取检测电路检测到的电压和/或电流值，根据所述电压和/或电流值判断是否异常或充饱；

当判断出现异常或充饱时，所述主控电路或保护电路控制充电控制电路断开，此时，检测电路继续检测充电控制电路的第二电流值，如果第二电流值为零，则充电控制电路为正常；若第二电流值大于零，确定所述充电控制电路失效；

所述主控电路输出失效信号到充电失效开关电路，令充电失效开关电路断开，进而将所述充电端口与充电控制电路断开；同时，所述主控电路通过通信电路发送指令到外界设备。

其中，所述主控电路获取检测电路检测到的电压和/或电流值，根据所述电压和/或电流值判断是否异常中包括：所述主控电路获取电压检测电路检测到的充电器的第一电压值，根据所述第一电压值判断是否符合多串锂电池组的充电标准，且当所述电压值不符合多串锂电池组的充电标准时，判断为出现异常。

其中，所述主控电路获取检测电路检测到的电压和/或电流值，根据所述电压和/或电流值判断是否异常或充饱中包括：所述保护电路和主控电路获取电压和流检测电路检测的第二电压值和第三电流值，所述保护电路根据所述二电压和电流值判断是否出现过充，当出现过充时，判断为出现异常；所述主控电路根据所述二电压和电流值判断是否充饱，当出现充饱时，判断为充饱。

其中，在当判断出现异常或充饱时之前，还包括：所述主控电路和/或保护电路获取检测电路检测到的放电控制单元的第三电压和第四电流值，根据所述第三电压和第四电流值判断是否过放，当判断处于过放状态时，判断为出现异常。

其中，在所述进而将所述充电端口与充电控制电路断开之后，还包括：发送失效指令到语音芯片；语音芯片根据所述失效指令判断充电控制电路失效，所述语音芯片控制播发器发出声音，进行报警。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的多串锂电池组保护失效的控制系统及方法，多串锂电池组与充电控制电路连接，检测电路和充电保护电路分别通过充电端口连接到外接的充电器，充电失效开关电路连接在充电端口与充电控制电路之间；利用检测电路检测的电流电压值，根据该电流电压值判断是否出现异常或充饱，异常的情况包括过充、过放、过流和充电器的电压与多串锂电池的标准电压不相符，在出现异常或充饱的情况下，通过保护电路和/或主控电路去控制充电控制电路断开，而此时继续接收检测电路发送的第二电流值，根据第二电流是否大于零判断充电控制电路是否失效，当确定充电控制电路失效时，令充电失效开关电路断开，进而将充电端口与充电控制电路断开；同时，发送指令到外界设备，本发明通过充电失效开关电路在充电控制电路失效时，及时地对其进行断开，防止充电控制电路的mos管的损坏，而引起电池起火、爆炸等安全性故障，简单可靠，安全性高，且通过通信电路通知用户，让用户及时地了解异常情况，移开充电设备及作出相应的处理。

附图说明

图1为本发明的第一方框图；

图2为本发明的第二方框图；

图3为本发明的主控单元的电路图；

图4为本发明的充电失效开关单元的电路图；

图5为本发明的第三方框图；

图6为本发明的第四方框图；

图7为本发明的流程图。

主要元件符号说明如下：

1、充电端口2、多串锂电池组

3、充电控制电路4、主控电路

5、电流检测电路6、过充失效开关电路

7、通信电路8、保护电路

9、放电失效开关电路10、放电控制电路

11、放电端口。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1和图2，本发明的一种多串锂电池组保护失效的控制系统，包括充电端口1、多串锂电池组2、充电控制电路3、主控电路4、充电检测电路5、保护电路8、充电失效开关电路6和通信电路7，充电端口1可以连接充电器，多串锂电池组2与充电控制电路3连接，多串锂电池组2与充电控制电路3耦接，保护电路8与充电控制电路3连接，检测电路5与保护电路8、主控电路4连接，检测电路5和充电控制电路3分别通过充电端口1连接到外接的充电器，充电失效开关电路6连接在充电端口1与充电控制电路3之间，充电失效开关电路6与主控电路4连接，主控电路4还与通信电路7连接；检测电路5检测到电压和/或电流值，保护电路8和/或主控电路4根据该电压和/或电流值判断是否出现异常或充饱，当判断为出现异常或充饱时，通过保护电路8和/或主控电路4控制控制充电控制电路3断开，此时，主控电路4继续接收检测电路5检测的电流值，如果此时电流值大于零，则判断充电控制电路失效，主控电路4控制充电失效开关电路6隔断充电控制电路3和充电端口1、并通过通信电路7发出指示到外界设备，本发明通过电压电流值判断异常情况，异常情况包括过充和充电器的电压与多串锂电池的标准电压不相符，在出现异常时，及时断开充电保护电路3，且继续检测电流，根据该电流判断充电控制电路3是否失效，在充电控制电路3失效时，及时地对其进行断开，防止充电mos管的损坏，而引起电池起火、爆炸等安全性故障，简单可靠，安全性高，且通过通信电路通知用户，让用户及时地了解保护失效，移开充电设备及作出相应的处理。

在本实施例中，参阅图1-图4，主控电路4包括控制器和驱动电路控制器的型号为stm8ss003p6，检测电路5与主控电路4连接，控制器与驱动电路、充电控制电路3依次连接，如图2中，控制器为u5,驱动电路包括qu1和qu2,控制器u5通过引脚c-en与充电控制电路3,连接，控制器u5通过引脚s与保护保护qu3的集电极连接，控制器还与失效开关电路6连接；图4中的x即为充电端口1，检测电路5包括电压检测电路52，电压检测电路52耦接在充电端口1和充电控制电路3之间，并与主控电路4连接，电压检测电路52检测充电器接入的电压，并将电压值反馈至主控电路4，主控电路4根据充电器检测电路51检测的电压判断介入的充电器的电压是否符合多串锂电池组的充电标准电压，如果不是多串锂电池组的充电标准电压，主控电路4控制充电控制电路3断开，实现充电器识别保护，此时，检测电路继续检测充电控制电路3的电流大小，如果此时电流值大于零，则判断为充电控制电路3失效，主控电路4控制充电失效开关电路6闭合，进而将充电控制电路3和充电端口1断开，实现失效保护，且同时通过通信电路7发送到外界设备，通知用户。

在本实施例中，参阅图5-图6，进一步说明，充电失效开关单元具体包括三极管qy1和继电器k3,三极管qy1的基极与控制器的jdq引脚连接，发射极接地、集电极连接继电器k3,继电器k3的开关连接在充电控制单元3和充电端口1之间，而充电控制单元为正常的充电控制电路，如图6所示，包括mos管qc4和qc3,当控制器通过引脚c-i接收的第二电流大于零时，通过引脚jdq输出高电平，使得继电器k3断开，使得充电控制单元3和充电端口1断开，实现保护。

在本实施例中，为了判断是否出现过充且在过充时进行判断，电压检测电路52和检测电路51与多串锂电池组2与充电控制电路3之间，电压检测电路52和电流检测电路51还与主控电路4和保护电路8连接，保护电路8和主控电路4接收电压检测电路52和电流检测电路53检测的充电电压和充电电流，保护电路8根据充电电压判断是否出现过充，主控电路4根据充电电压和充电电流判断是否充饱，当判断出现过充时，保护电路8控制充电控制电路3断开；当判断出现充饱时，主控电路4也会控制充电控制电路3断开，此时检测电路继续接收充电控制电路的电流值，主控电路4根据此时的电流值判断充电控制电路3是否失效，当电流值大于零是，充电控制电路3失效，主控电路4控制充电失效开关电路6闭合，进而将充电控制电路3和充电端口1断开，实现失效保护，且同时通过通信电路7发送到外界设备，通知用户。

在本实施例例中，参阅图4-图6，还可以用于放电异常的失效控制，具体还包括放电失效开关电路9和依次连接的放电端口10、放电控制电路11，放电控制开关9与主控电路4连接，放电控制电路11与主控电路4、保护电路8连接，检测电路6还与放电控制电路11连接，应当理解的是，检测电路6包括电电流检测电路51和电压检测电路52用于判断是否存在过放的情况，且用于判断过放时，过放控制电路11是否失效，并进行相应的控制与通知，具体的控制方式与过充的情况相似，这里不再加以赘述。

在本实施例中，还包括语音播报电路12，语音播报电路12包括语音芯片和播放器，语音芯片的输入端与主控电路4连接，语音芯片的输出端与播放器连接，当主控电路4判断充电控制电路3失效时，主控电路4控制语音芯片令播放器发出声音，及时通知用户，令用户的体验感更好。

基于以上的多串锂电池组的保护失效的控制系统，本发明还公开了多串锂电池组的保护失效的控制方法，参阅图7，包括以下步骤：

s1:主控电路和/或保护电路获取电路检测到的电压和/或电流值，根据电压和/或电流值判断是否异常或充饱；

s2:当判断出现异常或充饱时，主控电路或保护电路控制充电控制电路断开，此时，检测电路继续检测充电控制电路的第二电流值，如果第二电流值为零，则充电控制电路为正常；若第二电流值大于零，确定充电控制电路失效；

s3:主控电路输出失效信号到充电失效开关电路，令充电失效开关电路断开，进而将充电端口与充电控制电路断开；同时，主控电路通过通信电路发送指令到外界设备。

判断异常为多种情况，比如判断接入的充电器是否合适时，步骤s1包括：主控电路4获取电压检测电路51检测到的充电器的第一电压值，根据第一电压值判断是否符合多串锂电池组2的充电标准，且当电压值不符合多串锂电池组2的充电标准时，判断为出现异常，接着，主控电路4控制充电控制电路3断开，此时，检测电路5继续检测充电控制电路3的第二电流值，如果第二电流值为零，则充电控制电路3为正常；若第二电流值大于零，确定充电控制电路3失效；主控电路4输出失效信号到充电失效开关电路6，令充电失效开关电路6断开，进而将充电端口1与充电控制电路3断开；同时，主控电路4通过通信电路7发送指令到外界设备，令用户知道；

而判断是否过充或充饱时，其中，步骤s1还包括：主控电路4和/或保护电路6获取电压和电流检测电路检测的充电回路的电压值和电流值，此时的电压值和电流值定义为第二电压值和第三电流值，根据充电回路的第二电压值和第三电流值判断是否出现过充，当过充异常时，保护电路6控制控制充电控制电路3断开，此时，检测电路5继续检测充电控制电路3的第二电流值，如果第二电流值为零，则充电控制电路3为正常；若第二电流值大于零，确定充电控制电路3失效；主控电路4输出失效信号到充电失效开关电路6，令充电失效开关电路6断开，进而将充电端口1与充电控制电路3断开；同时，主控电路4通过通信电路7发送指令到外界设备，令用户知道；主控电路4还根据第二电压值判断是否充饱，当判断为出现充饱时，可以通过主控电路4控制充电控制电路3断开，此时，检测电路5继续检测充电控制电路3的第二电流值，如果第二电流值为零，则充电控制电路3为正常；若第二电流值大于零，确定充电控制电路3失效；主控电路4输出失效信号到充电失效开关电路6，令充电失效开关电路6断开，进而将充电端口1与充电控制电路3断开；同时，主控电路4通过通信电路7发送指令到外界设备，令用户知道，实现保护及及时通知用户。

在本实施例中，还包括对过放情况下，放电控制电路11是否异常进行控制，具体地，保护电路8获取检测电路5检测到的放电控制电路11的电压值和电流值，将此时的电压值和电流值定义为第三电压和第四电流值，根据第三电压和第四电流值判断是否过放，当判断处于过放状态时，判断为出现异常，保护电路8控制放电控制电路11断开，而此时步骤s2中，检测电路5继续检测的是放电控制电路11的第二电流值，为了加以区分，将此时的电流值定义为第五电流值，当第五电流值大于零时，判断为放电控制电路11失效，主控电路4控制放电失效开关电路9断开，将放电控制电路11和放电端口10端口，失效对放电控制电路的保护；在步骤s3中，还可以语音通知用户，包括：发送失效指令到语音芯片；语音芯片根据失效指令判断充电控制电路失效，语音芯片控制播发器发出声音，进行报警。

以上公开的仅为本发明的一个或几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。