一种锂电池过充保护装置及电池管理系统的制作方法

本技术涉及锂电池充放电，尤其涉及一种锂电池过充保护装置及电池管理系统。

背景技术：

1、电动汽车通常采用锂电池进行供电，而低压启动锂电池在整车充放电过程中，由于外部充电设备异常，电池被充至额定电量后被继续充电超过其额定容量造成电池过充。当锂离子电池出现过充时，电池电压随极化增大而迅速上升，会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解，产生大量气体，放出大量的热，使电池温度和内压急剧增加，存在爆炸、燃烧等隐患。

2、现有技术的充放电方案通常设定阈值，当检测到电池电压达到充电阈值时，通过继电器或者mos来切断充放电回路，电池无法继续充电，避免了过充风险。当检测到电池电压低于充电阈值时，控制充放电主回路继电器或者mos闭合，恢复电池正常状态保持对外输出能力并允许被外部设备充电。

3、但是，现有技术的充放电方案无法检测外部工况的具体情况，导致满足恢复条件满后，外部有可能接着进行充电反复循环导致电池进步一过充，存在更严重的燃烧，爆炸情况发生。且由于电芯的一致性，当部分电芯达到过充状态后就会触发过充保护，失去了对外输出能力。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种锂电池过充保护装置及电池管理系统，用以解决现有技术中电池在充放电过程中达到过充时，只能维持锂电池继续进行充电导致锂电池损坏，或者直接切断充放电回路使锂电池失去了对外输出能力的问题。

2、为达到上述技术目的，本实用新型采取了以下技术方案：

3、第一方面，本实用新型提供了一种锂电池过充保护装置，包括：采样模块、主控模块、保护电路和锂电池组；主控模块分别与采样模块、锂电池组和保护电路电连接，采样模块分别与保护电路和锂电池组电连接，保护电路与锂电池组电连接；

4、其中，采样模块，用于采集锂电池组各个单体电芯的充放电数据；

5、主控模块，用于检测锂电池组的整体电压，并根据单体电芯的充放电数据或整体电压生成控制指令；

6、保护电路，用于根据控制指令切换单向导通状态或双向导通状态。

7、优选的，保护电路包括分流器shunt、二极管d2、三极管q1、电阻r37；分流器shunt的一端接锂电池组的负极，分流器shunt的另一端接二极管d2的负极，二极管d2的正极接三极管q1的源极，三极管q1的栅极接采样模块，电阻r37的两端分别接三极管q1的源极和栅极。

8、优选的，保护电路还包括继电器，继电器的一端接二极管d2的负极，继电器的另一端接三极管q1的漏极。

9、优选的，保护电路还包括电阻r32、r33，电容c5、c12、c13，电阻r32的一端接分流器shunt的一端，电阻r32的另一端接电容c5的一端，电容c5的另一端接电阻r33的一端，电容c13的一端接电容c5的一端，电容c13的另一端接电容c12的一端，电容c12的另一端接电容c5的另一端，电阻r33的另一端接二极管d2的负极。

10、优选的，主控模块包括两个通信接口；通信接口与外接设备连接；主控模块通过通信接口与外接设备进行通信。

11、优选的，采样模块包括导通接口；导通接口与三极管q1的栅极连接；采样模块通过导通接口切换三极管q1的通断。

12、优选的，采样模块还包括两个检测接口；两个检测接口分别与分流器shunt的两端连接；采样模块通过检测接口确定锂电池组的工作状态。

13、优选的，采样模块为adi ltc6813采样芯片。

14、优选的，主控模块为stm32单片机。

15、第二方面，本实用新型还提供了一种电池管理系统，包括如上述任一种实现方式的锂电池过充保护装置。

16、采用上述实施例的有益效果是：本实用新型提供的一种锂电池过充保护装置及电池管理系统，该装置包括：采样模块、主控模块、保护电路和锂电池组；主控模块分别与采样模块、锂电池组和保护电路电连接，采样模块分别与保护电路和锂电池组电连接，保护电路与锂电池组电连接；其中，采样模块，用于采集锂电池组各个单体电芯的充放电数据；主控模块，用于检测锂电池组的整体电压，并根据单体电芯的充放电数据或整体电压生成控制指令；保护电路，用于根据控制指令切换单向导通状态或双向导通状态。本实用新型提供的一种锂电池过充保护装置及电池管理系统，通过采样模块采集锂电池组各个单体电芯的充放电数据，由主控模块来检测锂电池组的整体电压，并根据锂电池组各个单体电芯的充放电数据和锂电池组的整体电压判断锂电池组是否出现过充现象，保护电路在锂电池组过充时切换为单向导通状态，从而保持锂电池组的对外输出能力。

技术特征：

1.一种锂电池过充保护装置，其特征在于，包括：采样模块、主控模块、保护电路和锂电池组；所述主控模块分别与所述采样模块、所述锂电池组和所述保护电路电连接，所述采样模块分别与所述保护电路和所述锂电池组电连接，所述保护电路与所述锂电池组电连接；

2.根据权利要求1所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述保护电路包括分流器shunt、二极管d2、三极管q1、电阻r37；所述分流器shunt的一端接所述锂电池组的负极，所述分流器shunt的另一端接所述二极管d2的负极，所述二极管d2的正极接所述三极管q1的源极，所述三极管q1的栅极接所述采样模块，所述电阻r37的两端分别接所述三极管q1的源极和栅极。

3.根据权利要求2所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述保护电路还包括继电器，所述继电器的一端接所述二极管d2的负极，所述继电器的另一端接所述三极管q1的漏极。

4.根据权利要求2或3所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述保护电路还包括电阻r32、r33，电容c5、c12、c13，所述电阻r32的一端接所述分流器shunt的一端，所述电阻r32的另一端接所述电容c5的一端，所述电容c5的另一端接所述电阻r33的一端，所述电容c13的一端接所述电容c5的一端，所述电容c13的另一端接所述电容c12的一端，所述电容c12的另一端接所述电容c5的另一端，所述电阻r33的另一端接所述二极管d2的负极。

5.根据权利要求1所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述主控模块包括两个通信接口；所述通信接口与外接设备连接；所述主控模块通过所述通信接口与所述外接设备进行通信。

6.根据权利要求2所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述采样模块包括导通接口；所述导通接口与所述三极管q1的栅极连接；所述采样模块通过所述导通接口切换所述三极管q1的通断。

7.根据权利要求6所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述采样模块还包括两个检测接口；所述两个检测接口分别与所述分流器shunt的两端连接；所述采样模块通过所述检测接口确定所述锂电池组的工作状态。

8.根据权利要求1所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述采样模块为adiltc6813采样芯片。

9.根据权利要求1所述的锂电池过充保护装置，其特征在于，所述主控模块为stm32单片机。

10.一种电池管理系统，其特征在于，包括如上述权利要求1-9任一项所述的锂电池过充保护装置。

技术总结
本技术涉及一种锂电池过充保护装置及电池管理系统，该装置包括：采样模块、主控模块、保护电路和锂电池组；主控模块分别与采样模块、锂电池组和保护电路电连接，采样模块分别与保护电路和锂电池组电连接，保护电路与锂电池组电连接；其中，采样模块，用于采集锂电池组各个单体电芯的充放电数据；主控模块，用于检测锂电池组的整体电压，并根据单体电芯的充放电数据或整体电压生成控制指令；保护电路，用于根据控制指令切换单向导通状态或双向导通状态。本技术提供的一种锂电池过充保护装置及电池管理系统，根据锂电池组的充放电数据判断锂电池组是否出现过充，保护电路在锂电池组过充时切换单向导通状态，从而保持对外输出能力。

技术研发人员：李茂,蔡冠军,陈念
受保护的技术使用者：骆驼集团武汉新能源科技有限公司
技术研发日：20221031
技术公布日：2024/1/11