CN111653838A - 一种锂电池/铅酸电池替换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池/铅酸电池替换系统，其具有多个输出端子，包括多个串联连接的电池单元和电池管理单元，电池管理单元包括控制器；感测单元，与多个电池单元和控制器相连接；充电控制单元，与控制器连接且具有第一场效应管以及与第一场效应管并联连接的第一二极管；和放电控制单元，与控制器连接且具有第二场效应管以及与第二场效应管并联连接的第二二极管；感测单元感测锂电池输出端的第一电压；当第一电压高于第一阈值电压时，第一场效应管导通；当第一电压低于第一阈值电压时，第一场效应管关断。锂电池/铅酸电池替换系统能够使用锂电池平稳替换铅酸电池，并能兼容锂电池模拟铅酸电池进行充放电工作。

Description

一种锂电池/铅酸电池替换系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种锂电池/铅酸电池替换系统。
背景技术
铅酸电池是最常见的电池，它被广泛使用。铅酸电池通常使用特殊的充电器充电，该充电器会在开始充电之前检查电池状况。由于这种电池的广泛使用基础以及对充电设备的投资，因此用新的锂基电池代替这些铅酸电池的任何尝试都变成了昂贵的提议。
因此，需要在电池管理系统中内置独特的充电电路设计，以使锂电池不仅在机械上与铅酸电池的标准兼容，而且在电子方面与现有的铅酸电池充电器兼容。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够使用锂电池替换铅酸电池，并能兼容锂电池模拟铅酸电池进行充放电的锂电池/铅酸电池替换系统。
在一个实施方案中，本发明是一种锂电池/铅酸电池替换系统，其包括多个串联连接的电池单元和电池管理单元。所述电池管理单元包括控制器、与多个电池单元和控制器相连接的感测单元、与控制器相连接的充电控制单元、以及与控制器相连接的放电控制单元，其中，感测单元感测锂电池输出端子处的第一电压，如果第一电压低于第一阈值电压，则锂电池进入第一保护模式，并且放电控制单元自输出端子断开多个电池单元的输出，并以脉冲模式输出第一模拟输出电压。
在另一个实施方案中，本发明是一种利用锂电池替换系统模拟铅酸电池工作的方法，该锂电池替换系统具有多个电池单元、控制器、感测单元、充电控制单元和放电控制单元。该方法包括以下步骤：通过感测单元检测锂电池的输出端子处的第一电压，如果第一电压低于第一阈值电压，则通过放电控制单元控制锂电池进入第一保护模式，通过放电控制单元自输出端子断开多个电池单元的输出，并且通过放电控制单元在输出端子以脉冲模式输出第一模拟输出电压。
在又一个实施方案中，本发明是一种计算机可读介质，其上存储有用于使锂电池替换系统模仿铅酸电池工作的计算机程序，该锂电池替换系统具有多个电池单元、控制器、感测单元、充电控制单元和放电控制单元。该计算机程序包括计算机指令，该计算机指令在由计算设备执行时，执行以下步骤：通过感测单元检测锂电池的输出端子处的第一电压，如果第一电压低于第一阈值电压，则通过放电控制单元使锂电池进入第一保护模式，通过放电控制单元从输出端子断开多个电池单元的输出，并通过放电控制单元在输出端子以脉冲形式输出第一模拟输出电压。
与现有技术相比，本发明的系统和方法具有优势，因为它们使得用锂离子电池无缝替换铅酸电池成为可能。在阅读下文阐述的附图说明、发明详述和权利要求书后，本发明的其他优点和特征将变得显而易见。
附图说明
图1A示出了用于电池替换的图100；
图1B示出了用于电池替换的架构150；
图2示出了显示充电和放电电路的电路图200；
图3示出了控制器芯片的架构300；
图4示出了显示保护模式的电路图400；
图5是电荷输送过程的流程图500；
图6是电池充电过程的流程图600；
图7是保护模式的流程图700。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
在本说明书中，本文所用的术语“应用程序”旨在涵盖可执行和不可执行的软件文件，原始数据、聚合数据、补丁和其他代码段。术语“示例性”仅意在作为示例，并不表示对所描述的实施方案或元件的任何偏好。此外，除非在说明书中另外指明，否则在几幅视图中，相同的标记表示相同的元件，并且冠词“一”和“该”包括复数引用。术语锂基电池、锂离子电池、磷酸铁锂电池和锂电池可互换使用，“电池”和“电池组”可互换使用。本说明书中的锂电池是指任何类型的锂电池。本申请中使用的保护模式是指欠压保护模式或过压保护模式。保护模式也可以称为睡眠模式。
总的来说，本发明提供了一种系统和方法，该系统和方法使得能够容易地用锂基电池替换铅酸电池，同时保留为铅酸电池设计的相同充电系统。
a.本发明的可再充电电池模块包括主控制模块、串联和并联的可再充电电池单元、充电控制开关、放电控制开关、放电辅助开关、单电池电压采集模块、电池模块电流采集模块、以及端口电容器，如图2、3和4中所示。
b.可再充电电池模块通过输出端口直接电连接到铅酸电池充电器和/或通常连接到铅酸电池负载的负载，这将在后面的图2和图4的说明中予以明确。
c.主控制模块通过由PWM输出和C66的电压平滑功能控制的放电模块的打开和关闭，可以启用铅酸电池在输出端口的正常工作电压，从而实现了原始铅酸电池系统与可充电电池模块一起工作，这将在图4和相关说明中予以明确。
d.主控制模块还通过串联负载和端口负载的部分负载来控制放电辅助开关的打开和关闭，从而启用输出端口中铅酸电池的正常工作电压，从而使原始铅酸电池电池系统能够识别和接受可再充电电池模块，这将在图2和相关说明中加以说明。
e.主控制模块通过PWM控制充电和控制开关的接通和断开，以模拟可充电电池模块，在充电过程中模拟铅酸电池的电压和电流特性，并使原始铅酸电池系统能够识别并接受可充电电池模块，这将在图2和相关说明中加以说明。
f.如图2所示，二次再充电电池模块的放电控制开关与二极管并联连接。在充电模式下，放电控制开关断开，当电池模块充电时，充电电流流过二极管，以实现并联使用的电池之间的相互隔离。当电流大于设定的二极管的极限工作电流(IREF)时，比较器 U11A会运行以打开放电开关，以防止二极管电流超出范围。当电流小于IREF时，放电控制开关会自动关闭，以防止并联的电池模块之间可能发生相互充电。
g.如图2所示，二次再充电电池模块的充电控制开关与二极管并联连接。在放电模式下，充电控制开关断开，放电电流流过二极管，以实现并联电池之间的相互隔离。当电池模块的放电电流大于二极管的极限工作电流(IREF)时，比较器U11B接通放电开关，以防止二极管电流超过允许范围。当电流小于IREF时，充电控制开关将自动关闭，以防止并联的电池模块之间可能发生放电。
图1A的接线图100示出了本发明的目的。接线图100示出了充电器102与电源(未示出)和铅酸电池104相连接，该铅酸电池104与负载(未示出)相连接。本发明的系统允许在使用相同的充电器102的同时用锂离子电池106代替铅酸电池104。当用锂离子电池106替换铅酸电池104时，替换的锂离子电池106必须在正常工作电压内充当铅酸电池104，使得充电器102和负载(未示出)认为它们正在与铅酸电池接口。
图1B示出了替换锂离子电池106的架构150。替换锂离子电池106由与电池管理系统154连接的多个电池单元152组成。电池管理系统154具有感测单元156、充电控制单元158和放电控制单元160。电池管理系统154通过感测单元156监视电池单元152 的输出连接器162、164处的电压和电流，以及每个电池单元处的电压和温度。电池管理系统154还监视输出连接器166、168处传送的电压。电池管理系统154的感测单元 156、充电控制单元158和放电控制单元160由控制器控制。
在放电过程中，当锂离子电池的电压下降到一定水平以下时，作为正常电池保护程序的一部分，锂离子电池通常会关闭并停止输出任何电压，而铅酸电池的电压降是连续的且铅酸电池不会关闭输出电压。为了使锂离子电池模拟铅酸电池，即使在输出连接器162、164处的电压电平低时，锂离子电池也需要提供输出电压。为实现此模拟，当输出连接器162、164的输出电压下降到阈值以下时，放电控制单元160会被激活，以在输出连接器166、168处传递模拟铅酸电池的输出电压。
在电池充电过程中，当输出连接器162、164处的电压高于一定水平时，锂离子电池将通过断开与端子166和168的连接来中断充电过程，以防止损坏电池单元152，而铅酸电池在这种情况下则将继续在其电池单元与其输出端子之间提供连接。为了模拟目的，如果输出连接器162、164处的电压高于预定阈值水平，这意味着电池单元几乎已充满电，则充电控制单元158被激活以防止电池单元152输出大电压并对相邻的电池单元充电。
当用一组多个锂离子电池替换一组铅酸电池时，这些锂离子电池的控制可能是个问题。多个锂离子电池的直接并联连接可能由于电池之间的充电状态的差异而难以控制，因为锂离子电池的内阻很小，并且一个电池的充放电电流可能损坏另一个电池。本发明的电池管理系统使锂离子电池能够模仿铅酸电池的特性，从而能够使锂离子电池直接替换酸蓄电池，并能够重复使用充电器和其他基础设施。
现有铅酸电池系统的充电器通常首先检查电池电压，并且仅当电池电压在铅酸电池的正常范围内时，才开始充电时序。由于铅酸电池直接连接到充电器，因此铅酸电池采用上述方法来保护铅酸电池和充电器。还需要保护铅酸电池免于过度充电和过度放电，并且这种保护的常用方法是与充电器和负载断开连接。锂离子电池的过度充电和过度放电也构成类似的安全隐患。
为了确保锂离子电池能够与现有的铅酸电池充电器可靠地配合使用，电池管理系统使用定时脉冲控制技术来控制锂离子电池的充电。本发明的电池管理系统还采用定时控制模式，该模式能够在输出端子上周期性地输出电压，因此充电器可以检测电池。例如，电池管理系统每240秒打开10秒放电电路。通过在电池电量低时启用周期性输出而不是连续输出，可以使锂离子电池具有更长的使用寿命。电池管理系统通过使用电阻和场效应管，通过脉冲宽度调制(PWM)模式(脉冲模式)来模拟输出电压，因此在锂离子电池的输出端子处可以得到类似于铅酸电池输出电压的输出电压。电池管理系统以如下方式控制替换的锂电池：当锂电池进入欠压保护状态时，锂电池会周期性地以脉冲模式启用输出电压，从而使锂电池能够节省电量并延长时间运行直到锂电池可以充电为止。
本发明的电池管理系统使用与锂电池中的电池单元串联连接的用作充电控制单元 158的场效应管和用作放电控制单元160的场效应管。当对锂电池充电时，仅用作充电控制单元158的场效应管进行导通，因此可以实现对并联连接的锂离子电池单元的充电，可以防止并联连接的锂离子电池之间的充电和放电，并且确保每个锂电池的独立性。类似地，在放电过程中，在串联电路中仅用作放电控制单元160的场效应管导通，并且可以避免电池之间的充电和放电。
当用一排锂离子电池替换一排铅酸电池时，并联连接多个具有与该铅酸电池相同电压电平的锂离子电池，并采用过充电保护电路，以使酸性电池充电器可以完成锂离子电池组的充电功能，而不会过度充电。
图2是本发明的用于一个电池组的电池充电/放电控制系统的架构200。图2示出了一个电池和多个电池组合形成的电池组的控制电路。每个电池由串联连接的多个电池单元202组成。这些电池单元通过电平转换器204进行单独监视，该电平转换器将每个电池单元的电压和温度信息发送到控制器216。控制器216可以通过地址选择指定要监视的电池单元。多个电池通过各自电池的两个连接器218、220并联连接至充电器(未示出)。由于电池并联连接，并且不同的电池可能具有不同的电压，因此必须特别注意以防止一个电池向另一个电池充电。通过充电控制单元场效应管210和放电控制单元场效应管 212来实现这种防止。在充电过程中，充电控制场效应管210根据充电过程的状态导通或截止，而放电控制单元场效应管212始终导通。如果充电电流小，则充电电流流经与充电控制单元场效应管210并联连接的二极管。如果充电电流大，则充电控制场效应管 210通过充电开关208导通，因此大的充电电流流过充电控制场效应管210，并且防止了二极管过热。充电开关208将充电电压与参考电压进行比较，如果电压差超过预定差，则导通充电控制场效应管210。在充电控制场效应管210导通之后，大的充电电流流过充电控制场效应管210。在充电操作开始时，当电池单元202处的电压低并且电池单元 202与参考电压之间的电压差比较大时，则充电开关208导通场效应管210，如此大的充电电流流过。当对电池单元202充电时，电池单元202与参考电压之间的电压差较小，充电开关208使场效应管210截止，并且小的充电电流流经与场效应管210并联连接的二极管。
当放电电流小时，放电电流流过与放电控制场效应管212并联连接的二极管；如果放电电流大，则为了防止二极管的过热和劣化，放电控制场效应管212由放电开关214 控制导通，并且放电电流流过放电控制场效应管212。如果由放电开关214测得的预定参考电压与来自电池单元202的电压之间的电压差大于预定值，则导通放电控制场效应管212。
本发明的系统还防止在放电期间电池组之间的相互充电。在放电期间，如果电池具有比其他相邻电池更高的电压和更大的电流，则由于具有更低放电电流的电池对应的放电场效应管212处于截止状态，因此防止了具有更高电压的另一电池组对该电池进行充电，小的放电电流流经与放电场效应管212并联的二极管。
图3示出了控制器216的架构300。控制器216具有状态显示单元302、激活单元304、电平转换单元308、通信单元312、分流电阻单元310、开关控制器314、主控制器306、用户接口单元318和存储单元320。控制器216通过连接端口316与外界通信。主控制器306可以使用通信单元312接收指令并将数据发送到其他设备。主控制器306 还可以通过状态显示单元302显示状态信息。状态显示单元302可以是LED显示器或其他合适的装置。激活单元304接收命令并将指令发送到主控制器306。电平转换单元308连接并控制电平转换器204。分流电阻单元310连接并控制分流电阻206。主控制器 306通过开关控制器314控制充电控制场效应管214和放电控制场效应管208。用户接口单元318使用户能够输入命令以将电池从保护模式唤醒或调整保护模式的设置。存储单元320存储软件命令程序和数据。主控制器306执行软件命令程序以控制电池管理系统。
如图4所示，图2中的电池充电/放电控制系统通常连接到电池充电器412。充电器412与外部电源(未示出)相连接。当锂电池连接到负载(例如电动机)时，电池单元202的电流传输由放电控制场效应管212控制。当充电器412连接到外部电源以对电池单元 202充电时，充电操作由充电控制场效应管210控制。
本发明电池充电/放电控制系统被设计以用以由锂电池平稳地替换铅酸电池的，并且为了实现该目的，在充电和放电过程中，锂电池必须以与铅酸电池相似的方式工作。在铅酸电池的正常运行期间，铅酸电池的输出电压会影响充电器和负载的运行。如果锂电池要替换铅酸电池，则锂电池必须具有相似的输出电压。
随着铅酸电池继续向负载提供电流，铅酸电池的输出电压下降。对于48V的铅酸电池，正常工作范围是36V至57.6V，对于24V的铅酸电池，正常工作范围是18V 至28.8V。因此，替换锂电池还必须在这些范围内运行。但是，如果锂电池的输出电压降至某个阈值以下，则锂电池将进入欠压保护(UVP)模式，并在输出电压或电流降至某个水平以下时切断输出。通常，当锂电池进入UVP模式且输出被切断时，负载或充电器无法检测到输出电压，因此充电器或负载无法正常工作。类似地，如果在充电操作期间锂电池上的电压高于某个阈值，则锂电池将进入过压保护(OVP)模式并关闭输入。每个锂电池进入UVP模式或OVP模式的电压电平取决于每个锂电池的特性。
为了确保锂电池能够以与铅酸电池系统兼容的方式工作，本发明的电池管理系统需要使锂电池产生在铅酸电池的正常工作范围内的输出电压，这可以通过在锂电池处于保护模式时自适应地启用锂电池的输出电压的电池管理系统来实现。控制器216通过图4 中所示的电路将能够在铅酸电池对应的正常工作电压范围内模拟输出电压。通过提供模拟的输出电压，充电操作将被启用，并且充电器412将能够对锂电池单元202充电。充电操作与上述相同。类似地，控制器216还将启用模拟输出电压，该模拟输出电压使锂电池能够以类似于铅酸电池的方式放电。
当锂离子电池进入保护模式并停止在连接器218和220之间输出电压时，控制器216 将根据PWM的原理使电池间歇性地提供预定的输出电压。预定的输出电压可根据电池的特性进行调整。例如，在放电期间，当电池单体202的输出电压下降至通过电阻206 的电流测量的预定水平以下时，电池进入欠压保护模式，因此电池单元202将不会被完全耗尽，从而损坏。当处于欠压保护模式时，场效应管212被关断(截止)，并且不输出电压。控制器216控制模拟器场效应管402并周期性地打开模拟器场效应管402，从而在端子218和220处提供电压。来自电池单元202的电流以脉冲模式流经模拟器场效应管402和电阻404。电容器410用于衰减端子218和220之间的电压波动。控制器216 调整模拟器场效应管402的控制，因此可以根据锂离子电池正在模拟的铅酸电池的特性调整适当的电压和输出电压的持续时间。可以由控制器216调节输出电压的持续时间和电平。控制器216根据以下方程式调节控制功能。
控制(F)＝(电池单元电压、电池单元温度、外部电压、电池单元电流)
电池单元电压–每个电池单元的电压
电池单元温度–每个电池单元的温度
外部电压–电池输出端子上的电压
电池单元电流–在电阻206处测得的电流
通过在输出端子218和220之间提供模拟的输出电压，电池将保持其电荷，同时使电池成为电池组的一部分并且可由充电器检测。
在另一实施例中，在充电过程中，当电池单元202的电压超过预定水平时，电池进入过电压保护模式，因此电池单元202将不会被过度充电，从而被损坏。当处于过电压保护模式时，场效应管210被关断(截止)并且不输出电压。控制器216控制模拟器场效应管402进行周期性地导通，从而在端子218和220处提供电压。来自电池单元202 的电流以脉冲模式流经模拟器场效应管402和电阻404。电容器410用于衰减端子218 和220之间的电压波动。控制器216以与上述类似的方式调整模拟器场效应管402的控制，因此充电器可以检测到适当的电压，并且电池继续成为电池组的一部分。
图5是放电操作的流程图500。当电池连接到负载时，电池将电荷输送到负载，步骤502。随着电池驱动负载，电荷被输送到负载并且电池的电压下降。电池的电池管理的放电控制单元连续检测输出电压，步骤504。当输出电压下降到预定义的阈值水平以下时，步骤506，电池管理系统的放电控制单元将停止电荷输送过程，步骤508，因此电池不会完全耗尽和损坏。当电池停止驱动负载时，电池管理系统使电池进入欠压保护模式，步骤510。在该欠压保护模式下，电池将在短时间内以脉冲形式输出预定义的电压，这样可以延长电池寿命，并且当以后将电池连接到充电器时，充电器会检测到电池的存在，然后开始充电过程。
图6是用于充电操作的流程图600。充电器将在开始充电操作之前检测电池并验证电池是否具有预期的电气特性，步骤602。电池管理系统的充电控制单元连续监视电池单元，并且包括检查电池单元电压，步骤604。如果电池单元电压高于预定义的阈值电压，步骤606，则电池管理系统的充电控制单元将停止充电过程，步骤608，并且通过将电池单元与输出端子隔离且在输出端子上模拟电压来进入过电压保护模式，步骤610。当输出端子连接到充电器并具有高充电电压时，电池将处于过压保护模式，因此可防止电池单元输出其电压，从而防止对并联的另一个电池充电。
当电池电量耗尽并进入欠压保护模式时，电池管理系统能够使电池在输出端子上定期输出低电压。用户可以通过用户界面单元318设置定时器，以控制欠压保护模式的持续时间。在计时器到期时，电池将退出保护模式，并且电池管理系统将关闭电池，因此不会损坏电池单元。用户可以使用用户界面单元来设置输出电压的频率，因此可以将电池的电量保存更长的时间。可替代地，用户可以使用用户界面单元318来关闭电池。用户还可以使用用户界面单元将电池从欠压保护模式中唤醒。用户可以通过用户界面单元进行选择来检查每个单个电池单元的状态，所选电池单元的状态将由状态显示单元302 显示。
图7示出了电池管理系统的示例性操作700。当电池管理系统检测到端子218、220的输出电压低于预定义的阈值电压时，步骤702，电池管理系统将使电池进入欠压保护模式，步骤706。如果端子电压高于预定义的阈值电压，电池将继续正常运行，步骤704。在欠压保护模式下，电池管理系统将通过定期输出低电压(脉冲模式)使电池模拟铅酸电池。此突发的低电压很重要，因为它使充电器能够检测到电池的存在。当电池管理系统检测到电池已连接到充电器，即输出端子上的电压高于预定电压时，步骤708，电池管理系统将使电池退出欠压保护模式，步骤714，充电操作将开始。电池进入欠压保护模式时，将启动计时器。当计时器到期时，步骤710，电池管理系统将停止操作步骤712。计时器用于避免电池电量完全耗尽，从而损坏电池单元。用户可以通过用户界面调整计时器和电压输出的频率。用户可以选择降低输出电压的频率并延长计时器，因此电池将在端子上提供输出电压的频率降低，但时间更长。
在欠压保护模式下，电池管理系统将指示电池处于保护模式。用户可以通过用户接口单元318输入命令来“唤醒”电池。该唤醒命令将指示电池管理系统中断保护模式。
状态显示单元302与LED显示器相连接，并将显示电池状态、充电阶段、操作模式、充电状态和错误代码。
当使用时，配备有本发明的电池管理系统的锂电池可以通过它们各自的输出连接器 218、220并联连接到外部负载，从而能够输送大的组合电流。在充电过程中，充电器 412向每个锂电池输送充电电流。充电电流流经输出连接器218，电池单元202、分流电阻206、场效应管210、212，并在输出连接器220处流出。当电池单元耗尽时，充电电流为恒定电流，而充电电流随着电池单元的充电逐渐减小。充电电流由分流电阻206检测，并且将分流电阻处的电压降与比较器208处的参考电压进行比较，比较器208控制场效应管210。当充电电流大且电压降大于参考电压时，导通场效应管210，充电电流流过场效应管210。
当由于电池单元被充电而导致充电电流小时，比较器208检测到分流电阻206处的电压降较小，并且关断场效应管210。当场效应管210关断时，小的充电电流流过与场效应管210并联连接的二极管。在充电过程中，场效应管212导通。因为场效应管210 是关断的并且小的充电电流继续流过二极管，这防止了该锂电池意外放电并损坏相似连接的相邻锂电池。
在放电过程中，放电电流沿相反方向流动。放电电流从电池单元202流经输出连接器218、外部负载流回到输出连接器220、场效应管212、210和分流电阻206。放电电流最初很大，并且逐渐减小。当放电电流较大时，场效应管212导通，并且当由分流电阻206检测到的放电电流减小时，比较器214将场效应管212关断。在放电过程中，场效应管210保持导通。
当放电电流下降到低水平时，为了防止对电池单元202的损坏，关断场效应管212，小的放电电流流经与场效应管212并联连接的二极管。小电流使充电器412能够检测锂电池的存在。如上所述，可以在PWM模式或PFM模式下输出小电流，从而可以延长锂电池的保存期限。
场效应管210、212控制流过锂电池的电流的路径，并且它们的操作由控制器216和比较器208、214控制。场效应管的操作可以总结在下表中。
Figure RE-GDA0002613709000000091
在放电过程结束时，当每个电池单元耗尽时，场效应管210将关断。随着场效应管210的关断，模拟器场效应管402以如上所述的脉冲模式周期性地导通，电阻404、406、408并联，从而将电压输送到输出连接器218、220。通过选择合适的电阻，锂电池能够模拟充电器在开始充电过程之前期望检测到的特定电压。
当电池在制造后被运送时，可以将电池设置为运送模式，并且端子218、220上没有输出电压。如果电池连接到充电器412或者从用户界面单元318收到命令，则它将退出运送模式。当电池从运送模式退出时，模拟器场效应管402以如上所述的脉冲模式周期性地导通，并且可以通过用户命令来调整脉冲模式的频率。通过调整脉冲模式，可以延长电池的保存期限。通过在输出端子上提供电压，一旦电池投入使用，负载或充电器可以检测电池的可用性。如前所述，可以通过定时器来调整脉冲模式下的输出电压的持续时间。
虽然已经参照本发明的优选实施方案具体示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和如以下权利要求所述的范围的情况下，可以对形式和细节进行各种改变。此外，尽管本发明的元件可以以单数形式描述或要求保护，但是可以想到复数形式，除非明确说明了对单数形式的限制。在本说明书的不同实施方案中描述的不同特征的组合是可预见的，并且在本发明的范围内。
在图5-7的上下文中，所示的步骤不需要或隐含任何特定的动作顺序。动作可以顺序地或并行地执行。该方法可以通过执行一系列机器可读指令来实现。这些指令可以存在于在各种类型的信号承载或数据存储介质中。

Claims (12)

1.一种锂电池/铅酸电池替换系统，其具有多个输出端子，包括：
多个串联连接的电池单元；和
电池管理单元，包括
控制器，
感测单元，与多个电池单元和控制器相连接，
充电控制单元，与控制器连接且具有第一场效应管以及与第一场效应管并联连接的第一二极管，和
放电控制单元，与控制器连接且具有第二场效应管以及与第二场效应管并联连接的第二二极管，
其特征在于：感测单元感测锂电池输出端的第一电压；
当第一电压高于第一阈值电压时，第一场效应管导通，
当第一电压低于第一阈值电压时，第一场效应管关断。
2.根据权利要求1所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：当所述第一电压低于所述第一阈值电压并且所述第一场效应管关断时，小的电流流过所述第一二极管。
3.根据权利要求1所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：感测单元感测锂电池输出端的第二电压；当第二电压高于第二阈值电压时，第二场效应管导通，当第二电压低于第二阈值电压时，第二场效应管关断。
4.根据权利要求3所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：当所述第二电压低于所述第二阈值电压并且所述第二场效应管关断时，小的电流流过所述第二二极管。
5.根据权利要求1所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：还包括与所述电池管理系统通信的状态显示单元，所述状态显示单元显示所述电池管理系统的状态。
6.根据权利要求1所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：还包括与所述电池管理系统通信的用户接口单元，所述用户接口单元接收用户命令。
7.根据权利要求6所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：从用户接收到的命令使所述电池以脉冲模式输出第一模拟输出电压。
8.根据权利要求7所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：从用户接收的命令改变所述第一模拟输出电压的频率。
9.根据权利要求1所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：还包括与控制器相连接的模拟器场效应管，其中，当所述放电控制单元和所述充电控制单元均被关闭时，所述控制器以脉冲模式导通和关断所述模拟器场效应管。
10.根据权利要求9所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：所述脉冲模式的频率由所述控制器调节。
11.根据权利要求9所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：还包括计时器，所述计时器在控制器控制导通和关断模拟器场效应管时启动，并且当计时器结束时，控制器停止导通和关断模拟器场效应管。
12.根据权利要求1所述的锂电池/铅酸电池替换系统，其特征在于：所述感测单元感测每个电池单元的温度和电压。
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