CN101795010B - 一种锂电池保护方法 - Google Patents

一种锂电池保护方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101795010B
CN101795010B CN200910214517XA CN200910214517A CN101795010B CN 101795010 B CN101795010 B CN 101795010B CN 200910214517X A CN200910214517X A CN 200910214517XA CN 200910214517 A CN200910214517 A CN 200910214517A CN 101795010 B CN101795010 B CN 101795010B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mcu
battery
charging
charge
electric core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200910214517XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101795010A (zh
Inventor
刘飞
阮旭松
邓杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huizhou Epower Electronics Co Ltd
Original Assignee
Huizhou Epower Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huizhou Epower Electronics Co Ltd filed Critical Huizhou Epower Electronics Co Ltd
Priority to CN200910214517XA priority Critical patent/CN101795010B/zh
Publication of CN101795010A publication Critical patent/CN101795010A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101795010B publication Critical patent/CN101795010B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂电池保护方法。所述保护方法结合保护电路，由保护电路实时采集电池各电芯电压参数；具体步骤为(1)MCU读取电池各电芯电压参数，判断进入充电管理程序；(2)进入后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；(3)再由MCU比较每个电芯电压值Vx，选出电芯电压最大值Vmax；(4)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；(5)由MCU判断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。所述方法确保了锂电池的安全，同时提高了充电效率。

Description

一种锂电池保护方法
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。
如2图是本发明的优选方案电路图，该方案与图1所示方案区别在于增加了均衡单元，该单元包括与电池电芯数量相对应、与各电芯分别连接的多个均衡执行电路，各均衡执行电路均与前端采集单元连接。如图中列出了一个均衡电路的示意图。即每个均衡电路包括电阻R1、R2、R3及场效应管Q1，所述电阻R1、 R2分别与电池电芯两极连接，另一端连接前端采集单元；所述电阻R3、场效应管Q1与电池电芯依次串联形成回路，场效应管Q1栅极连接前端采集单元。该电路对应于各电池电芯，即每个电池电芯均设置一个这样的均衡电路，而电路控制端连接于芯片OZ890。
对于优选方案中增加了均衡单元，因此所述保护电路还具有均衡功能。
如图3、4所示，为上述锂电池保护电路的工作方法即锂电池的保护方法是：MCU上电初始化后，读取OZ890配置参数及系统参数后，判断系统状态。如果系统判断电路处于放电状态或空闲状态的话，则降低MCU和OZ890的功耗并进入循环等待，此时MCU可通过降低晶振频率进而降低运行速度以达到低功耗；如果系统判断电路处于故障状态，则记录状态信息，并对OZ890进行对应故障的相应操作。
如果系统判断电路处于充电状态后，则执行下列步骤：
(1)由OZ890实时采集电池各电芯电压参数；
(2)MCU读取电池各电芯电压参数，进入充电管理程序；
(3)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；
(4)再由MCU比较每个电芯电压值Vx，选出电芯电压最大值Vmax；
(5)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；
(6)由MCU判断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。
所述步骤(1)中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设定值；步骤(5)中每满足条件后，充电电流按百分之一递减。
上述为本发明基本方案保护方法，对于优选方案，在充电管理之前，还设置有均衡功能，即步骤1前，先根据采集的数据判断各电池电芯是否有需要均衡的。如有，则通过均衡单元实现电芯均衡后再进入充电管理；如没有，则进行充电进入充电管理程序。
也就是说本发明所述电路中MCU主控单元具有四种工作状态，即空闲、充电、放电、故障，四种状态之间的转换条件及方式参考下表：
Figure GSB00000773214600041
其中，进入充电状态后的充电管理过程为本发明所要保护的重点所在，本发明所述电路采用集成芯片OZ890配合MCU对电池各种状态进行控制并提供保护，尤其是充电状态。本发明所述充电管理功能通过对电池各电芯电压数据的采集和分析，由锂电池主控单元MCU根据电池状态确定充电电流，通过PWM方式将电流指令发送给充电器，充电器完全按照锂电池主控单元的要求进行输出。在这种方式下，电压反馈从之前的整组电池电压反馈调整为单节电芯电压反馈，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，但仍继续对电池组进行充电，防止其他电池。这种充电管理方式确保了锂电池的安全，同时提高了充电效率。
需要说明的是，上述仅为本发明的优选实施方式，在未脱离本发明构思前提下对其所做的任何微小变化及等同替换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种锂电池保护方法，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大于第二设定值，则MCU通过PWM信号控制充电器降低充电电流继续充电，其中，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。
CN200910214517XA 2009-12-31 2009-12-31 一种锂电池保护方法 Expired - Fee Related CN101795010B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910214517XA CN101795010B (zh) 2009-12-31 2009-12-31 一种锂电池保护方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910214517XA CN101795010B (zh) 2009-12-31 2009-12-31 一种锂电池保护方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101795010A CN101795010A (zh) 2010-08-04
CN101795010B true CN101795010B (zh) 2012-07-18

Family

ID=42587489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910214517XA Expired - Fee Related CN101795010B (zh) 2009-12-31 2009-12-31 一种锂电池保护方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101795010B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012171197A1 (zh) * 2011-06-16 2012-12-20 华为技术有限公司 一种锂电池均衡控制设备和方法
CN104113205B (zh) * 2013-04-18 2018-04-24 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种分流调节电路
CN103354350B (zh) * 2013-07-04 2016-08-10 国家电网公司 一种单体锂电池电压保护方法
CN103354351B (zh) * 2013-07-04 2015-12-02 国家电网公司 一种单体铅酸蓄电池电压保护方法
CN105703415B (zh) * 2014-11-28 2019-04-02 中国科学院沈阳自动化研究所 一种无人直升机应急电源管理系统和方法
CN106033905B (zh) * 2015-03-20 2018-10-23 李莉 一种电池组控制单元、控制系统及控制方法
CN104868450B (zh) * 2015-05-29 2017-06-27 河南森源重工有限公司 一种锂电池组短路保护电路
CN105515093B (zh) * 2015-12-07 2019-05-28 上海空间电源研究所 一种应用于s4r型电路的防过充电路
CN105932749B (zh) * 2016-06-24 2018-07-17 浙江中马园林机器股份有限公司 一种园林工具专用锂电池供电装置
CN106129969B (zh) * 2016-07-29 2019-05-14 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 电池保护电路、电池及移动终端
CN106655107A (zh) * 2017-01-20 2017-05-10 深圳市木村机电有限公司 大功率锂电池保护器
CN108448681B (zh) * 2018-04-10 2021-09-07 广东力科新能源有限公司 一种电池管理系统的充电器在线侦测方法
CN108336801B (zh) * 2018-04-23 2024-04-09 长沙优力电驱动系统有限公司 信号采集电路及电池管理系统
CN109038743B (zh) * 2018-08-16 2023-05-05 安克创新科技股份有限公司 充电唤醒电路及其电子设备
CN112087007A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 苏州宝时得电动工具有限公司 一种电池包
CN110837037B (zh) * 2019-11-13 2021-12-14 福建星云电子股份有限公司 一种锂电池组保护板二次过压检测电路
CN111371139A (zh) * 2020-02-28 2020-07-03 欣旺达电子股份有限公司 均衡电路的状态诊断电路及方法
CN113746151A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 华为技术有限公司 一种电池充电方法、电子装置、存储介质及程序产品
CN111929619B (zh) * 2020-08-17 2022-09-06 深圳市泰昂能源科技股份有限公司 一种电池连接异常的检测电路及其检测方法
CN112886666B (zh) * 2021-02-08 2022-11-29 重庆大学 一种适于级联锂电池组的分散式主动均衡方法
CN113300431B (zh) * 2021-05-31 2023-08-15 山东圣阳电源股份有限公司 一种锂电池组的充电方法及其相关组件
CN114243834A (zh) * 2021-12-16 2022-03-25 湖北襄开电力设备有限公司 电池充电保护方法和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5965996A (en) * 1997-12-11 1999-10-12 Vectrix Corporation Electrical scooter having an equalization circuit for charging multiple batteries
CN1725596A (zh) * 2005-06-30 2006-01-25 复旦大学 一种电池组智能化管理电路结构
CN101471575A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 凹凸科技（中国）有限公司 多电池组均衡控制电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5965996A (en) * 1997-12-11 1999-10-12 Vectrix Corporation Electrical scooter having an equalization circuit for charging multiple batteries
CN1725596A (zh) * 2005-06-30 2006-01-25 复旦大学 一种电池组智能化管理电路结构
CN101471575A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 凹凸科技（中国）有限公司 多电池组均衡控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN101795010A (zh) 2010-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101795010B (zh) 一种锂电池保护方法
CN104052087B (zh) 电动车用智能锂离子电池管理系统及其均衡控制方法
CN101986508B (zh) 电池均衡装置
CN105024411A (zh) 一种智能动力锂离子电池管理系统及其充电控制方法
CN104300606B (zh) 一种多串电池保护系统
CN102195523B (zh) 一种智能太阳能光伏电源系统
JP2014511095A (ja) 充電式バッテリシステム及びその作動方法
CN103943901B (zh) 一种铅酸蓄电池电流采集系统及其方法
CN103441542B (zh) 一种锂电池分布式充电均衡电路及其控制方法
CN103081282A (zh) 电力管理系统
CN102185354A (zh) 一种用于电动自行车的锂电池组智能充放电管理控制系统
CN109964381A (zh) 混合电池组系统
JP2014507924A (ja) 充電式バッテリシステム及びその作動方法
CN102522788A (zh) 电池管理系统及采用该系统进行电池充电模式控制的方法
CN105870993A (zh) 基于模糊-pi控制的锂电池主动均衡控制方法
CN201562729U (zh) 锂电池均衡控制电路
CN103413980A (zh) 智能混合电池管理系统
CN202076812U (zh) 串放并充的二次动力电池组
CN109638904A (zh) 锂电池保护板
CN109038754A (zh) 一种电池组均衡的系统、一种应用电池组均衡系统的方法
CN201774293U (zh) 大型充电电源系统的电池均衡维护仪
CN205160115U (zh) 电池管理系统
CN217882916U (zh) 双电池均衡管理电路、双电池并联充放电模组及移动终端
CN204144993U (zh) 一种电动汽车锂电池充电均衡控制电路
CN202205861U (zh) 电池均衡装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Fei

Inventor after: Ruan Xusong

Inventor after: Deng Jie

Inventor before: Feng Daming

Inventor before: Liu Fei

Inventor before: Ruan Xusong

Inventor before: Zhang Weige

Inventor before: Wang Zhanguo

Inventor before: Deng Jie

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: FENG DAMING LIU FEI RUAN XUSONG ZHANG WEIGE WANG ZHANGUO DENG JIE TO: LIU FEI RUAN XUSONG DENG JIE

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Fei

Inventor after: Jiang Jiuchun

Inventor after: Ruan Xusong

Inventor after: Deng Jie

Inventor before: Liu Fei

Inventor before: Ruan Xusong

Inventor before: Deng Jie

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LIU FEI RUAN XUSONG DENG JIE TO: LIU FEI JIANG JIUCHUN RUAN XUSONG DENG JIE

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120718

Termination date: 20211231

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee