CN106059006B - 一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，该系统包括锂电池组、电池管理器和脱桥式双稳态继电器；该方法为：当电芯电压高于均衡开启点或低于过放保护点时，均衡装置对电芯进行均衡；当电芯电压高于过充保护点时，脱桥式双稳态继电器断开并脱桥，锂电池组停止充电；当电芯电压低于过充保护点，且又高于上复位点时，充电仍停止但均衡继续；当电芯电压低于上复位点，且又高于均衡开启时，脱桥式双稳态继电器闭合并脱桥，锂电池组恢复充电。本发明在区间电压控制方法的基础上，采用了专用器件脱桥式双稳态继电器，同时结合均衡控制技术和上复位管理方式，设计出一种全新的锂电池管理方法，充分发挥了锂电池的性能和寿命。
Description
技术领域
本发明锂电池保护技术领域，具体涉及一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法。
背景技术
电池是一个能量体，对使用者而言，其所储存的电力应用广泛，目前越来越受到用户的重视。然而，由于锂电池能量密度是目前已知的二次电池中最高的，因此能量管理也是最麻烦的。
锂电池安全隐患来自于过充电，而过充电最主要的矛盾又来自于使用过程中引起的锂电池一致性问题。一般而言，动力电池由若干个电芯串联而成，由于各种原因，每个电芯做到完全一致是不可能的。绝对一模一样的产品，全不存在。那么在电池管理中就必须接受其动态均衡的特性，同时必须面对使用一定时间后引起的各种随意性偏差。
电动自行车市场铅酸电池始终屹立不倒，很多人认为是锂电池成本高，其实不是。由于锂电池均衡管理难度太高，除了成本以外，在动力应用上，使用寿命指标并不占优势。由于铅酸电池在快充满电时内阻会出现倍增，过程中部分充电能量会转换成热能，天然具备自均衡的能力。因此，铅酸电池寿命发挥很充分，而锂电池恰恰没有此项功能，寿命完全发挥不出来。理论上，锂电池的寿命能够达到铅酸电池10～20倍的水平，实际上反而没有展示出优势，一般超1倍都很少做到。
目前电池电压区间管理专用芯片一般有三到四个保护信号输出。以三元电池为例，单个电芯，4.2V为过充保护点，4.15V为均衡开启点(被动均衡)，一般2.5～2.8V为过放保护点，4.1V为开关复位点(由于该复位点的电压小于均衡开启点的电压，因此称之为“下复位点”，也称之为“低位过充保护解除点”)。传统的做法是用MOS管或传统继电器作为保护开关，具体管理方法为：
1、当电池电芯电压＞4.2V时，保护开关要断开，停止电池充电；
2、当电池电芯电压＜2.5～2.8V时，保护开关同样断开，停止电池放电；
3、当电池电芯电压＞4.15V时，需要的功率释放电流进入分回路，对电池电芯进行均衡，来调整电池一致性。
这种设计主要的不足在于没有合适的开关器件支持该种设计；
现在传统做法是采用MOS管作为保护开关，MOS管为半导体开关，对于高电压、高电流很敏感。而电池是一种相对随意的能量体，很难管理，面对复杂的负载环境，经常因异常电引起MOS管过热，损坏，可靠性不理想。如感性负荷类的电动自行车，尽管经历了快20年的发展，但锂电推广总是不够理想。
“一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器”(申请号：201610157810.7)是本申请人在先申请的一件发明专利，简称“脱桥式双稳态继电器”，是一种专门应对锂电池保护所开发的双保持稳态继电器。它采用了弱电激励侧的脱桥设计，具备激励电流释放后使脱桥保持的功能，十分符合锂电池保护开关所需特性，非常适用于锂电池的电压区间管理，在充分发挥动力锂电池的电力特点的基础上，能够最合理地对电池充放电保护实施管理。
发明内容
针对现有锂电池管理和保护方法中存在的缺陷，本发明提供一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，将电池均衡管理和脱桥式双稳态继电器相结合，并采用多组合协同的方式对锂电池进行管理，充分发挥锂电池的性能和寿命。
为达到上述技术目的及效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理系统，包括锂电池组、电池管理器和脱桥式双稳态继电器；
所述锂电池组内串联有若干个电芯；
所述电池管理器内部包含有一个主控制芯片和若干个与所述锂电池内的所述电芯相对应的均衡装置，每个所述均衡装置均由一个检测芯片、均衡开关和均衡电阻串联而成，所述主控制芯片分别与每个所述检测芯片连接；
所述脱桥式双稳态继电器由第一电感控制电路、第二电感控制电路和接触开关组件组成，所述第一电感控制电路与所述第二电感控制电路相对设置，所述接触开关组件设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路之间；
所述第一电感控制电路中包括有第一条形导体、第一励磁线圈、第一MOS开关以及两个第一触点，所述第一励磁线圈绕制在所述第一条形导体上，所述第一励磁线圈和所述第一MOS开关串联在两个所述第一触点之间；所述第二电感控制电路中包括有第二条形导体、第二励磁线圈、第二MOS开关以及两个第二触点，所述第二励磁线圈绕制在所述第二条形导体上，所述第二励磁线圈和所述第二MOS开关串联在两个所述第二触点之间；所述接触开关组件包括一根可在所述第一条形导体与所述第二条形导体之间来回移动的永磁铁、一对与两个所述第一触点对应的第一辅助触点以及一对与两个所述第二触点对应的第二辅助触点；所述第一条形导体与所述永磁铁作为所述脱桥式双稳态继电器的主触点；
所述电池管理器设置在所述锂电池组上，所述电池管理器中的每个所述均衡装置均跨接对应的所述电芯正负极的两端；所述脱桥式双稳态继电器设置在所述锂电池组的充放电回路中，所述脱桥式双稳态继电器中的两个主触点分别与所述锂电池组的正负极连接；所述锂电池组同时分别为所述脱桥式双稳态继电器中的所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路提供激励电流；所述第一MOS开关和所述第二MOS开关分别与所述电池管理器中的所述主控制芯片连接。
优选的，当所述第一触点和所述第二触点均位于与自身所属电感控制电路相对的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体与所述第二条形导体之间来回平行移动的块状磁铁，所述块状磁铁上设置有一根连杆，所述连杆的端部设置有一根横杆，所述第一辅助触点和所述第二辅助触点分别设置在所述横杆的两端，其中，所述第一辅助触点与所述第一触点位于同一侧，所述第二辅助触点与所述第二触点位于同一侧。
优选的，当所述第一触点和所述第二触点均位于与自身所属电感控制电路相同的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体与所述第二条形导体之间来回转动的条形磁铁，所述条形磁铁上设置有一根旋转轴，所述第一辅助触点和所述第二辅助触点分别设置在所述条形磁铁的两侧表面，其中，所述第一辅助触点与所述第一触点位于同一侧，所述第二辅助触点与所述第二触点位于同一侧。
一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，其具体包括以下步骤：
1)根据所述锂电池组内所述电芯电压起伏的特性，将所述电芯电压值的四个节点由高到低依次设定为过充保护点、上复位点(也称之为“高位过充保护解除点”)、均衡开启点和过放保护点；在所述电池管理器上分别对所述锂电池组的充保护点、上复位点、均衡开启点和过放保护点进行设定；其中所述充保护点的电压值为4.2～4.25V，所述上复位点的电压值为4.175V，所述均衡开启点的电压值为4.15V，所述过放保护点的电压值为2.7V；
2)在所述锂电池组处于充电状态时，所述电池管理器内的每个所述检测芯片分别对各自所对应的所述电芯进行电压实时监测；随着充电时间的增长，所述锂电池组内每支所述电芯的电压也会逐渐上升；当任意一个所述检测芯片监测到与其对应的所述电芯的电压高于所述均衡开启点时，该所述检测芯片立刻开启其自身所在的所述均衡装置，该所述均衡装置内的所述均衡开关随即闭合，接通均衡回路，该所述均衡装置内的所述均衡电阻从对应的所述电芯中得到均衡电流，所述均衡电阻随即发热，对对应的所述电芯进行均衡；
3)由于均衡电流远小于充电电流，因此均衡不能抑制所述电芯电压的上升(即便增加散热机构也是如此)；当所述检测芯片监测到与其对应的所述电芯的电压高于所述过充保护点时，所述电池管理器中的主控制芯片立刻给所述脱桥式双稳态继电器发送断路信号，所述锂电池组随即给所述脱桥式双稳态继电器释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，充电回路断路，所述锂电池组停止充电；
4)当所述锂电池停止充电后，随着均衡的继续，所述电芯的电压值会逐渐下降；当所述检测芯片监测到与其对应的所述电芯的电压低于所述过充保护点，且又高于所述上复位点时，所述脱桥式双稳态继电器的主触点仍处于断开状态(或没有触发过充保护维持原始状态)，所述锂电池组仍停止充电，但对应的所述均衡装置将继续工作，所述均衡电阻继续为对应的所述电芯进行均衡；
5)随着停止充电后均衡的持续进行，所述电芯的电压值会进一步下降；当所述检测芯片监测到与其对应的所述电芯的电压低于所述上复位点，且又高于所述均衡开启时，所述电池管理器中的主控制芯片立刻给所述脱桥式双稳态继电器发送闭合信号，所述锂电池组随即给所述脱桥式双稳态继电器释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器的主触点随即闭合并脱桥，进入闭合稳定状态并保持，充电回路接通，所述锂电池组恢复充电；
6)在所述锂电池组处于放电状态时，所述电池管理器内的每个所述检测芯片同样分别对各自所对应的所述电芯进行电压实时监测；当任意一个所述检测芯片监测到与其对应的所述电芯的电压低于所述过放保护点时，所述电池管理器中的主控制芯片立刻给所述脱桥式双稳态继电器发送断路信号，所述锂电池组随即给所述脱桥式双稳态继电器释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，放电回路断路，所述锂电池组停止放电。
进一步的，所述脱桥式双稳态继电器的具体工作方法如下：
1)当所述脱桥式双稳态继电器处于闭合状态时，所述接触开关组件的所述永磁铁与所述第一条形导体相接触，与所述第二条形导体分离，此时所述脱桥式双稳态继电器的主触点相接触，处于闭合稳定状态；同时所述第一触点与所述第一辅助触点分离，所述第二触点与所述第二辅助触点相接触；且所述第一MOS开关和第二MOS开关均处于断开状态；所述第二电感控制电路则处于待命状态；
2)当所述脱桥式双稳态继电器需要断开时，所述电池管理器中的所述主控制芯片给所述第二MOS开关发送信号使其闭合，接通所述第二电感控制电路；所述锂电池组随即释放一个激励电流给所述第二励磁线圈，所述第二条形导体产生磁力，吸引所述永磁铁向所述第二条形导体方向运动，并使其与所述第二条形导体相接触，与所述第一条形导体分离，此时所述脱桥式双稳态继电器的主触点分离，处于断开稳定状态；同时所述第二触点与所述第二辅助触点分离，所述第一触点与所述第一辅助触点相接触；所述第一电感控制电路则处于待命状态；
3)当所述脱桥式双稳态继电器需要闭合时，所述电池管理器中的所述主控制芯片给所述第一MOS开关发送信号使其闭合，接通所述第一电感控制电路；所述锂电池组随即释放一个激励电流给所述第一励磁线圈，所述第一条形导体产生磁力，吸引所述永磁铁向所述第一条形导体方向运动，并使其与所述第一条形导体相接触，与所述第二条形导体分离，此时所述脱桥式双稳态继电器的主触点重新接触，重新处于闭合稳定状态；同时所述第一触点与所述第一辅助触点分离，所述第二触点与所述第二辅助触点相接触；所述第一电感控制电路重新处于待命状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用多组合协同的方式，将电池均衡管理和专用器件脱桥式双稳态继电器相结合，设计成独特的模块化电池管理系统。同时本发明采用区间电压控制方式，结合均衡控制技术和上复位管理方式，设计出一种全新的锂电池管理和保护的方法。
2、本发明所采用的脱桥式双稳态继电器可通过接触开关组件进行转相换位，致使磁保持继电器可以处于两个不同的稳态；该种脱桥式双稳态继电器除了触发激励用电外没有能耗，大大节约了能源，应用范围广，特别适合孤立能量单元的管理；而且该种脱桥式双稳态继电器属于瞬间激励，不需要过多考虑电路的承载能力和线圈的过载能力，在使用中线圈不会出现发热现象，从根本导航杜绝了线圈发热的问题，这样主触点可以增大设计使整体承载能力大幅度提高。
3、为了充分发挥锂电池的性能和寿命，本发明采用脱桥式双稳态继电器作为锂电池安全保护的主体，利用脱桥式双稳态继电器持有的耐高压和抗瞬时电流的优势，并结合被动均衡，同时调整控制策略，以充分发挥锂电池的性能；其有以下两个明显的优势：
1)本发明的上复位管理相对于原有的下复位管理，可保证电池充电时具备多次均衡能力，比传统方式可提升十几倍的均衡效果；试验证明，几乎每次充电电池一致性水平均回到出厂配组状态，解决了长期以来的电芯一致性涨落的应用问题，可完全发挥锂电池的寿命潜力；
2)本发明所采用的脱桥式双稳态继电器直接提升电池的工作能力，抗高压浪涌的能力，并实现一致模块化。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的锂电池管理系统的结构示意图；
图2为脱桥式双稳态继电器的一种实施例的结构示意图；
图3为脱桥式双稳态继电器的另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参见图1所示，一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理系统，包括锂电池组1、电池管理器2和脱桥式双稳态继电器3；
所述锂电池组1内串联有若干个电芯4；
所述电池管理器2内部包含有一个主控制芯片5和若干个与所述锂电池组1内的所述电芯4相对应的均衡装置，每个所述均衡装置均由一个检测芯片6、均衡开关7和均衡电阻8串联而成，所述主控制芯片5分别与每个所述检测芯片6连接；
所述脱桥式双稳态继电器3由第一电感控制电路、第二电感控制电路和接触开关组件组成，所述第一电感控制电路与所述第二电感控制电路相对设置，所述接触开关组件设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路之间；
所述第一电感控制电路中包括有第一条形导体11、第一励磁线圈12、第一MOS开关14以及两个第一触点15，所述第一励磁线圈12绕制在所述第一条形导体11上，所述第一励磁线圈12和所述第一MOS开关14串联在两个所述第一触点15之间；所述第二电感控制电路中包括有第二条形导体21、第二励磁线圈22、第二MOS开关24以及两个第二触点25，所述第二励磁线圈22绕制在所述第二条形导体21上，所述第二励磁线圈22和所述第二MOS开关24串联在两个所述第二触点25之间；所述接触开关组件包括一根可在所述第一条形导体11与所述第二条形导体21之间来回移动的永磁铁、一对与两个所述第一触点15对应的第一辅助触点31以及一对与两个所述第二触点25对应的第二辅助触点32；所述第一条形导体11与所述永磁铁作为所述脱桥式双稳态继电器3的主触点；
所述电池管理器2设置在所述锂电池组1上，所述电池管理器2中的每个所述均衡装置均跨接对应的所述电芯4正负极的两端；所述脱桥式双稳态继电器3设置在所述锂电池组1的充放电回路中，所述脱桥式双稳态继电器3中的两个主触点分别与所述锂电池组1的正负极连接；所述锂电池组1同时分别为所述脱桥式双稳态继电器3中的所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路提供激励电流；所述第一MOS开关14和所述第二MOS开关24分别与所述电池管理器2中的所述主控制芯片5连接。
参见图2所示，当所述第一触点15和所述第二触点25均位于与自身所属电感控制电路相对的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体11与所述第二条形导体21之间来回平行移动的块状磁铁33，所述块状磁铁33上设置有一根连杆34，所述连杆34的端部设置有一根横杆35，所述第一辅助触点31和所述第二辅助触点32分别设置在所述横杆35的两端，其中，所述第一辅助触点31与所述第一触点15位于同一侧，所述第二辅助触点32与所述第二触点25位于同一侧。
参见图3所示，当所述第一触点15和所述第二触点25均位于与自身所属电感控制电路相同的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体11与所述第二条形导体21之间来回转动的条形磁铁36，所述条形磁铁36上设置有一根旋转轴37，所述第一辅助触点31和所述第二辅助触点32分别设置在所述条形磁铁36的两侧表面，其中，所述第一辅助触点31与所述第一触点15位于同一侧，所述第二辅助触点32与所述第二触点25位于同一侧。
参见图1所示，一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，其具体包括以下步骤：
1)根据所述锂电池组1内所述电芯4电压起伏的特性，将所述电芯4电压值的四个节点由高到低依次设定为过充保护点、上复位点(也称之为“高位过充保护解除点”)、均衡开启点和过放保护点；在所述电池管理器2上分别对所述锂电池组1的充保护点、上复位点、均衡开启点和过放保护点进行设定；其中所述充保护点的电压值为4.2～4.25V，所述上复位点的电压值为4.175V，所述均衡开启点的电压值为4.15V，所述过放保护点的电压值为2.7V；
2)在所述锂电池组1处于充电状态时，所述电池管理器2内的每个所述检测芯片6分别对各自所对应的所述电芯4进行电压实时监测；随着充电时间的增长，所述锂电池组1内每支所述电芯4的电压也会逐渐上升；当任意一个所述检测芯片6监测到与其对应的所述电芯4的电压高于所述均衡开启点时，该所述检测芯片6立刻开启其自身所在的所述均衡装置，该所述均衡装置内的所述均衡开关7随即闭合，接通均衡回路，该所述均衡装置内的所述均衡电阻8从对应的所述电芯4中得到均衡电流，所述均衡电阻8随即发热，对对应的所述电芯4进行均衡；
3)由于均衡电流远小于充电电流，因此均衡不能抑制所述电芯4电压的上升；当所述检测芯片6监测到与其对应的所述电芯4的电压高于所述过充保护点时，所述电池管理器2中的主控制芯片5立刻给所述脱桥式双稳态继电器3发送断路信号，所述锂电池组1随即给所述脱桥式双稳态继电器3释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器3的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，充电回路断路，所述锂电池组1停止充电；
4)当所述锂电池组1停止充电后，随着均衡的继续，所述电芯4的电压值会逐渐下降；当所述检测芯片6监测到与其对应的所述电芯4的电压低于所述过充保护点，且又高于所述上复位点时，所述脱桥式双稳态继电器3的主触点仍处于断开状态(或没有触发过充保护维持原始状态)，所述锂电池组1仍停止充电，但对应的所述均衡装置将继续工作，所述均衡电阻8继续为对应的所述电芯4进行均衡；
5)随着停止充电后均衡的持续进行，所述电芯4的电压值会进一步下降；当所述检测芯片6监测到与其对应的所述电芯4的电压低于所述上复位点，且又高于所述均衡开启时，所述电池管理器2中的主控制芯片5立刻给所述脱桥式双稳态继电器3发送闭合信号，所述锂电池组1随即给所述脱桥式双稳态继电器3释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器3的主触点随即闭合并脱桥，进入闭合稳定状态，充电回路接通，所述锂电池组1恢复充电；
6)在所述锂电池组1处于放电状态时，所述电池管理器2内的每个所述检测芯片6同样分别对各自所对应的所述电芯4进行电压实时监测；当任意一个所述检测芯片6监测到与其对应的所述电芯4的电压低于所述过放保护点时，所述电池管理器2中的主控制芯片5立刻给所述脱桥式双稳态继电器3发送断路信号，所述锂电池组1随即给所述脱桥式双稳态继电器3释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器3的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，放电回路断路，所述锂电池组1停止放电。
进一步的，参见图2和图3所示，所述脱桥式双稳态继电器3的具体工作方法如下：
1)当所述脱桥式双稳态继电器3处于闭合状态时，所述接触开关组件的所述永磁铁与所述第一条形导体11相接触，与所述第二条形导体21分离，此时所述脱桥式双稳态继电器3的主触点相接触，处于闭合稳定状态；同时所述第一触点15与所述第一辅助触点31分离，所述第二触点25与所述第二辅助触点32相接触；且所述第一MOS开关14和第二MOS开关24均处于断开状态；所述第二电感控制电路则处于待命状态；
2)当所述脱桥式双稳态继电器3需要断开时，所述电池管理器2中的所述主控制芯片5给所述第二MOS开关24发送信号使其闭合，接通所述第二电感控制电路；所述锂电池组1随即释放一个激励电流给所述第二励磁线圈22，所述第二条形导体21产生磁力，吸引所述永磁铁向所述第二条形导体21方向运动，并使其与所述第二条形导体21相接触，与所述第一条形导体11分离，此时所述脱桥式双稳态继电器3的主触点分离，处于断开稳定状态；同时所述第二触点25与所述第二辅助触点32分离，所述第一触点15与所述第一辅助触点31相接触；所述第一电感控制电路则处于待命状态；
3)当所述脱桥式双稳态继电器3需要闭合时，所述电池管理器2中的所述主控制芯片5给所述第一MOS开关14发送信号使其闭合，接通所述第一电感控制电路；所述锂电池组1随即释放一个激励电流给所述第一励磁线圈12，所述第一条形导体11产生磁力，吸引所述永磁铁向所述第一条形导体11方向运动，并使其与所述第一条形导体11相接触，与所述第二条形导体21分离，此时所述脱桥式双稳态继电器3的主触点重新接触，重新处于闭合稳定状态；同时所述第一触点15与所述第一辅助触点31分离，所述第二触点15与所述第二辅助触点31相接触；所述第一电感控制电路重新处于待命状态。
本发明采用多组合协同的方式，将电池均衡管理和专用器件脱桥式双稳态继电器相结合，设计成独特的模块化电池管理系统。同时本发明采用区间电压控制方式，结合均衡控制技术和上复位管理方式，设计出一种全新的锂电池管理和保护的方法。
为了充分发挥锂电池的性能和寿命，本发明采用脱桥式双稳态继电器作为锂电池安全保护的主体，利用脱桥式双稳态继电器持有的耐高压和抗瞬时电流的优势，并结合被动均衡，同时调整控制策略，以充分发挥锂电池的性能；其有以下两个明显的优势：
1)本发明的上复位管理相对于原有的下复位管理，可保证电池充电时具备多次均衡能力，比传统方式可提升十几倍的均衡效果；试验证明，几乎每次充电电池一致性水平均回到出厂配组状态，解决了长期以来的电芯一致性涨落的应用问题，可完全发挥锂电池的寿命潜力；
2)本发明所采用的脱桥式双稳态继电器直接提升电池的工作能力，抗高压浪涌的能力，并实现一致模块化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，该方法通过基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理系统得以实现，所述锂电池管理系统包括锂电池组(1)、电池管理器(2)和脱桥式双稳态继电器(3)；
所述锂电池组(1)内串联有若干个电芯(4)；
所述电池管理器(2)内部包含有一个主控制芯片(5)和若干个与所述锂电池组(1)内的所述电芯(4)相对应的均衡装置，每个所述均衡装置均由一个检测芯片(6)、均衡开关(7)和均衡电阻(8)串联而成，所述主控制芯片(5)分别与每个所述检测芯片(6)连接；
所述脱桥式双稳态继电器(3)由第一电感控制电路、第二电感控制电路和接触开关组件组成，所述第一电感控制电路与所述第二电感控制电路相对设置，所述接触开关组件设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路之间；
所述第一电感控制电路中包括有第一条形导体(11)、第一励磁线圈(12)、第一MOS开关(14)以及两个第一触点(15)，所述第一励磁线圈(12)绕制在所述第一条形导体(11)上，所述第一励磁线圈(12)和所述第一MOS开关(14)串联在两个所述第一触点(15)之间；所述第二电感控制电路中包括有第二条形导体(21)、第二励磁线圈(22)、第二MOS开关(24)以及两个第二触点(25)，所述第二励磁线圈(22)绕制在所述第二条形导体(21)上，所述第二励磁线圈(22)和所述第二MOS开关(24)串联在两个所述第二触点(25)之间；所述接触开关组件包括一根可在所述第一条形导体(11)与所述第二条形导体(21)之间来回移动的永磁铁、一对与两个所述第一触点(15)对应的第一辅助触点(31)以及一对与两个所述第二触点(25)对应的第二辅助触点(32)；所述第一条形导体(11)与所述永磁铁作为所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点；
所述电池管理器(2)设置在所述锂电池组(1)上，所述电池管理器(2)中的每个所述均衡装置均跨接对应的所述电芯(4)正负极的两端；所述脱桥式双稳态继电器(3)设置在所述锂电池组(1)的充放电回路中，所述脱桥式双稳态继电器(3)中的两个主触点分别与所述锂电池组(1)的正负极连接；所述锂电池组(1)同时分别为所述脱桥式双稳态继电器(3)中的所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路提供激励电流；所述第一MOS开关(14)和所述第二MOS开关(24)分别与所述电池管理器(2)中的所述主控制芯片(5)连接；
其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
1)根据所述锂电池组(1)内所述电芯(4)电压起伏的特性，将所述电芯(4)电压值的四个节点由高到低依次设定为过充保护点、上复位点、均衡开启点和过放保护点；在所述电池管理器(2)上分别对所述锂电池组(1)的充保护点、上复位点、均衡开启点和过放保护点进行设定；
2)在所述锂电池组(1)处于充电状态时，所述电池管理器(2)内的每个所述检测芯片(6)分别对各自所对应的所述电芯(4)进行电压实时监测；随着充电时间的增长，所述锂电池组(1)内每支所述电芯(4)的电压也会逐渐上升；当任意一个所述检测芯片(6)监测到与其对应的所述电芯(4)的电压高于所述均衡开启点时，该所述检测芯片(6)立刻开启其自身所在的所述均衡装置，该所述均衡装置内的所述均衡开关(7)随即闭合，接通均衡回路，该所述均衡装置内的所述均衡电阻(8)从对应的所述电芯(4)中得到均衡电流，所述均衡电阻(8)随即发热，对对应的所述电芯(4)进行均衡；
3)由于均衡电流远小于充电电流，因此均衡不能抑制所述电芯(4)电压的上升；当所述检测芯片(6)监测到与其对应的所述电芯(4)的电压高于所述过充保护点时，所述电池管理器(2)中的主控制芯片(5)立刻给所述脱桥式双稳态继电器(3)发送断路信号，所述锂电池组(1)随即给所述脱桥式双稳态继电器(3)释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，充电回路断路，所述锂电池组(1)停止充电；
4)当所述锂电池组(1)停止充电后，随着均衡的继续，所述电芯(4)的电压值会逐渐下降；当所述检测芯片(6)监测到与其对应的所述电芯(4)的电压低于所述过充保护点，且又高于所述上复位点时，所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点仍处于断开状态，所述锂电池组(1)仍停止充电，但对应的所述均衡装置将继续工作，所述均衡电阻(8)继续为对应的所述电芯(4)进行均衡；
5)随着停止充电后均衡的持续进行，所述电芯(4)的电压值会进一步下降；当所述检测芯片(6)监测到与其对应的所述电芯(4)的电压低于所述上复位点，且又高于所述均衡开启点时，所述电池管理器(2)中的主控制芯片(5)立刻给所述脱桥式双稳态继电器(3)发送闭合信号，所述锂电池组(1)随即给所述脱桥式双稳态继电器(3)释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点随即闭合并脱桥，进入闭合稳定状态，充电回路接通，所述锂电池组(1)恢复充电；
6)在所述锂电池组(1)处于放电状态时，所述电池管理器(2)内的每个所述检测芯片(6)同样分别对各自所对应的所述电芯(4)进行电压实时监测；当任意一个所述检测芯片(6)监测到与其对应的所述电芯(4)的电压低于所述过放保护点时，所述电池管理器(2)中的主控制芯片(5)立刻给所述脱桥式双稳态继电器(3)发送断路信号，所述锂电池组(1)随即给所述脱桥式双稳态继电器(3)释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，放电回路断路，所述锂电池组(1)停止放电。
2.根据权利要求1所述的基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，其特征在于：当所述第一触点(15)和所述第二触点(25)均位于与自身所属电感控制电路相对的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体(11)与所述第二条形导体(21)之间来回平行移动的块状磁铁(33)，所述块状磁铁(33)上设置有一根连杆(34)，所述连杆(34)的端部设置有一根横杆(35)，所述第一辅助触点(31)和所述第二辅助触点(32)分别设置在所述横杆(35)的两端，其中，所述第一辅助触点(31)与所述第一触点(15)位于同一侧，所述第二辅助触点(32)与所述第二触点(25)位于同一侧。
3.根据权利要求1所述的基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，其特征在于：当所述第一触点(15)和所述第二触点(25)均位于与自身所属电感控制电路相同的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体(11)与所述第二条形导体(21)之间来回转动的条形磁铁(36)，所述条形磁铁(36)上设置有一根旋转轴(37)，所述第一辅助触点(31)和所述第二辅助触点(32)分别设置在所述条形磁铁(36)的两侧表面，其中，所述第一辅助触点(31)与所述第一触点(15)位于同一侧，所述第二辅助触点(32)与所述第二触点(25)位于同一侧。
4.根据权利要求1所述的基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，其特征在于：对于普通锂电池而言，其所述过充保护点的电压值为4.2～4.25V，所述上复位点的电压值为4.175V，所述均衡开启点的电压值为4.15V，所述过放保护点的电压值为2.7V。
5.根据权利要求1所述的基于脱桥式双稳态继电器的锂电池管理方法，其特征在于，所述脱桥式双稳态继电器(3)的具体工作方法如下：
1)当所述脱桥式双稳态继电器(3)处于闭合状态时，所述接触开关组件的所述永磁铁与所述第一条形导体(11)相接触，与所述第二条形导体(21)分离，此时所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点相接触，处于闭合稳定状态；同时所述第一触点(15)与所述第一辅助触点(31)分离，所述第二触点(25)与所述第二辅助触点(32)相接触；且所述第一MOS开关(14)和第二MOS开关(24)均处于断开状态；所述第二电感控制电路则处于待命状态；
2)当所述脱桥式双稳态继电器(3)需要断开时，所述电池管理器(2)中的所述主控制芯片(5)给所述第二MOS开关(24)发送信号使其闭合，接通所述第二电感控制电路；所述锂电池组(1)随即释放一个激励电流给所述第二励磁线圈(22)，所述第二条形导体(21)产生磁力，吸引所述永磁铁向所述第二条形导体(21)方向运动，并使其与所述第二条形导体(21)相接触，与所述第一条形导体(11)分离，此时所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点分离，处于断开稳定状态；同时所述第二触点(25)与所述第二辅助触点(32)分离，所述第一触点(15)与所述第一辅助触点(31)相接触；所述第一电感控制电路则处于待命状态；
3)当所述脱桥式双稳态继电器(3)需要闭合时，所述电池管理器(2)中的所述主控制芯片(5)给所述第一MOS开关(14)发送信号使其闭合，接通所述第一电感控制电路；所述锂电池组(1)随即释放一个激励电流给所述第一励磁线圈(12)，所述第一条形导体(11)产生磁力，吸引所述永磁铁向所述第一条形导体(11)方向运动，并使其与所述第一条形导体(11)相接触，与所述第二条形导体(21)分离，此时所述脱桥式双稳态继电器(3)的主触点重新接触，重新处于闭合稳定状态；同时所述第一触点(15)与所述第一辅助触点(31)分离，所述第二触点(15)与所述第二辅助触点(31)相接触；所述第一电感控制电路重新处于待命状态。
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