CN117081217B - 一种锂电池用的充放电保护管理系统及方法 - Google Patents

一种锂电池用的充放电保护管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池用的充放电保护管理系统及方法，涉及电池管理系统技术领域。锂电池用的充放电保护管理系统包括过温保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块、电池电流采集模块和SOC估算模块。过温保护模块用于对锂电池充放电时锂电池温度进行过温保护，过电压保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电压进行过电压保护，过电流保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电流进行过电流保护，电池电流采集模块用于采集锂电池的电流信息，SOC估算模块用于估算锂电池当前荷电状态。本发明的技术方案是锂电池充放电保护和锂电池充放电管理的有机结合，全方位监测、保护和管理锂电池充放电过程中可能存在的情况。

Description

一种锂电池用的充放电保护管理系统及方法
技术领域
本发明属于电池管理系统技术领域，具体涉及一种锂电池用的充放电保护管理系统及方法。
背景技术
锂电池是一种高能量密度、高比功率、使用寿命长的二次电池，广泛应用于消费电子、动力电池、储能等领域。锂电池在充放电过程中，如果电压、电流、温度等参数超出安全范围，会导致电池过充、过放、过热等故障，从而影响电池的安全性和使用寿命。
现有技术中，实现对锂电池充放电时的电压、电流、温度的保护不够全面。
为解决上述问题，本发明提出了一种锂电池用的充放电保护管理系统及方法。该系统可以根据电池的充放电状态和环境温度，将锂电池充放电保护和锂电池充放电管理的有机结合，全方位监测、保护和管理锂电池充放电过程中可能存在的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，用于解决现有技术中涉及锂电池充放电保护、锂电池充放电管理的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种锂电池用的充放电保护管理系统，包括过温保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块、电池电流采集模块和SOC估算模块；
过温保护模块用于对锂电池充放电时锂电池温度进行过温保护，过温保护模块监测到温度达到高温阈值后，输出高电平使能信号，将充放电回路切断；过温保护模块监测到温度下降至低温阈值后，将高电平使能信号变为低电平，恢复充放电回路；
过电压保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电压进行过电压保护，在锂电池充放电电压过高时，切断充放电回路；
过电流保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电流进行过电流保护，在采样电流过大时，切断充放电回路；
电池电流采集模块用于采集锂电池的电流信息，发送给SOC估算模块；
SOC估算模块用于估算锂电池当前荷电状态，并通过充放电保护管理方法确定充放电策略。
优选地，过温保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、PMOS管P1、PMOS管P2、PMOS管P3、运算放大器OP、NMOS管N1、电压基准源Vbi；
其中PMOS管P3栅极与电压基准源Vbi连接，PMOS管P3漏极与PMOS管P2源极连接，PMOS管P2源极与PMOS管P1漏极连接，PMOS管P2栅极与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P2漏极通过电阻R1接地，PMOS管P1源极接地，NMOS管N1源极接地，X点、Y点电压作为运算放大器OP的输入，NMOS管N1源极和漏极跨接在电阻R3两侧，PMOS管P3源极通过电阻R2与NMOS管N1漏极连接。
优选地，过电压保护模块包括二极管D1、二极管D2、NMOS管N1、NMOS管N2、PMOS管P1、PMOS管P2、电阻R1、电阻R2、电阻R3；
其中电阻R1与电源连接，NMOS管N1栅极与NMOS管N1源极连接，NMOS管N1漏极通过二极管D1、二极管D2接地，NMOS管N2漏极接地，NMOS管N2源极通过电阻R3与PMOS管P1漏极连接，PMOS管P1漏极与PMOS管P2栅极连接，NMOS管N2栅极与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P1源极与电源连接，PMOS管P2源极与电源连接，PMOS管P2漏极作为输出。
优选地，过电流保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻RBD、运算放大器OP、PMOS管P1、PMOS管P2、比较器CP、施密特触发器SMT、反相器INV、电容C、NMOS管N1；
其中电阻R1一端通过电阻RBD与PMOS管P2源极连接，PMOS管P2栅极通过电阻R2与运算放大器OP负极连接，运算放大器输出端与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P1漏极通过电阻R3接地，PMOS管P1源极与运算放大器正极连接，PMOS管P2漏极作为输出，比较器CP输出端与施密特触发器SMT输入端连接，施密特触发器SMT输出端与反相器INV输入端连接，反相器INV输出端作为输入，电容C两端在施密特触发器SMT输入端与反相器INV输出端之间跨接。
优选地，SOC估算模块用于通过锂电池电流信息，通过SOC估算方法，估算锂电池当前的荷电状态（SOC），并根据锂电池当前的荷电状态，通过充放电保护管理方法确定充放电策略。
更进一步地，SOC估算方法具体步骤如下：
首先，通过电池电流采集模块采集得到的锂电池充放电电流，放电时为正，充电时为负，考虑到充放电时间/>，由下式得到当前锂电池荷电状态：
其中，为初始状态下，锂电池的荷电状态，初始为1，/>为锂电池的额定容量，/>为锂电池的充放电电流，/>为锂电池的充放电时间；
其次，由于锂电池在典型的应用场景下，有着较频繁的充放电次数，因此锂电池循环次数累积较快，对电池性能会造成严重影响，因此，本发明实施例考虑到电池循环次数的影响，在SOC估算中，加入老化因子，用于修正锂电池SOC计算值：/>，其中，/>表示当前电池容量；
然而锂电池当前容量不随循环次数增多而线性下降，经测试得到的锂电池当前容量与循环次数呈现出非线性关系，使用五次曲线拟合锂电池当前容量与循环次数的关系，老化因子为：
因此，锂电池荷电状态SOC的估计公式如下：
本发明还提供一种锂电池用的充放电保护管理方法，具体步骤如下：
步骤S1：系统初始化，开启电池电流采集模块、过温保护模块、过电压保护模块和过电流保护模块；
步骤S2：开始对系统循环监测，监测系统内部或外部故障情况，如过电流、过电压、温度异常，以便进行故障保护；
如果检测到系统故障，立即触发以下操作：
关闭电池电流采集模块和SOC估算模块；
切断充放电回路；
步骤S3：在放电时，开始放电状态监测，开启电池电流采集模块，采集锂电池的电流信息，将采集到的电流信息发送给SOC估算模块；
SOC估算模块根据电流信息通过估算方法计算当前的荷电状态；
如果估算的SOC低于预设的下限值（设定为20%），则触发以下操作：
切断放电回路，停止放电，并恢复充电回路；
步骤S4：开始充电，在充电时，开始充电状态监测，开启电池电流采集模块，采集锂电池的电流信息，将采集到的电流信息发送给SOC估算模块；
SOC估算模块根据电流信息通过估算方法计算当前的荷电状态；
如果估算的SOC达到预设的上限值（设定为80%），则触发以下操作：
切断充电回路，停止充电，并恢复放电回路；
步骤S5：完成一次电池循环，SOC估算模块记录循环次数，重新计算锂电池老化因子，用于估算锂电池荷电状态。回到步骤S3。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明将锂电池充放电保护和锂电池充放电管理的有机结合，其中锂电池保护通过过温保护、过电压保护、过电流保护三方面，全方位监测锂电池充放电过程中可能存在的异常情况，过温保护模块具有高精度的温度监测，可以实现对温度的高精度监测，有效避免锂电池因过热而受损，过电压保护模块能够有效地保护电路免受输入电源过电压的损害，具有快速响应效果，过电流保护模块能够有效地保护电路免受过大电流的损害，通过使用电压基准源和自偏置低压共源共栅电流镜，该模块能够提供稳定的参考电压和电流输出。
2、锂电池充放电管理方面，通过使用霍尔电流传感器，电池电流采集模块能够准确地采集锂电池的电流信息，SOC估算模块利用电池电流信息和估算方法来计算锂电池当前的荷电状态，在SOC估算中考虑电池循环次数的影响，并引入老化因子修正估算结果，具有准确性、灵活性和节约成本等有益效果，提高了锂电池的管理和使用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明锂电池用的充放电保护管理系统的模块图；
图2示出了本发明锂电池用的充放电保护管理系统的过温保护模块电路图；
图3示出了本发明锂电池用的充放电保护管理系统的过电压保护模块电路图；
图4示出了本发明锂电池用的充放电保护管理系统的过电流保护模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1所示，本实施例提供一种锂电池用的充放电保护管理系统，包括过温保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块、电池电流采集模块和SOC估算模块。
过温保护模块用于对锂电池充放电时锂电池温度进行过温保护，过温保护模块监测到温度过高后，输出高电平使能信号，将充放电回路切断；过温保护模块监测到温度下降后，将高电平使能信号变为低电平，恢复充放电回路。
过电压保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电压进行过电压保护，在锂电池充放电电压过高时，切断充放电回路。
过电流保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电流进行过电流保护，在采样电流过大时，切断充放电回路。
电池电流采集模块用于采集锂电池的电流信息，发送给SOC估算模块。
SOC估算模块用于估算锂电池当前荷电状态，并通过充放电保护管理方法确定充放电策略。
本实施例的有益效果有，有效防止锂电池故障，过温保护模块、过电压保护模块和过电流保护模块可以有效防止锂电池过充、过放、过热故障，提高充放电效率，SOC估算模块可以根据锂电池当前荷电状态，确定合理的充放电策略，从而提高充放电效率，延长锂电池使用寿命。
实施例2
本实施例还提供过温保护模块、过电压保护模块和过电流保护模块用于锂电池充放电保护。
过温保护模块参阅图2，图2是本发明过温保护模块优选实施例的电路示意图。过温保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、PMOS管P1、PMOS管P2、PMOS管P3、运算放大器OP、NMOS管N1、电压基准源Vbi。
其中PMOS管P3栅极与电压基准源Vbi连接，PMOS管P3漏极与PMOS管P2源极连接，PMOS管P2源极与PMOS管P1漏极连接，PMOS管P2栅极与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P2漏极通过电阻R1接地，PMOS管P1源极接地，NMOS管N1源极接地，X点、Y点电压作为运算放大器OP的输入，NMOS管N1源极和漏极跨接在电阻R3两侧，PMOS管P3源极通过电阻R2与NMOS管N1漏极连接。
过温保护模块具体工作原理如下：
首先，过温保护模块提供与温度成正比的电流，电压基准源Vbi为过温保护模块提供与温度无关的基准电压/>，PMOS管P1与PMOS管P2组成电流放大器，使电流/>被放大/>倍后，经过电阻R1，PMOS管P3栅极接通电压基准源Vbi提供的基准电压/>，产生稳定电流/>，经过电阻R2,和电阻R3，因此，Y点电压基本不变，记为/>：
其中，电流与温度/>成正比，并且/>，其中/>为根据实际测量得到的电流/>与温度/>的比例系数，/>点电压为/>，与温度/>成正比。
然后，当温度较低时，，运算放大器OP输出为低电平，NMOS管N1断开，过温保护模块正常工作。当温度升高，/>时，温度达到过温保护模块设定的高温阈值后，运算放大器OP输出为高电平，过温保护模块将充放电回路切断，NMOS管N1导通，电阻R3短路，Y点电压降低。
最后，在温度低于过温保护模块设定的高温阈值后，过温保护模块并不会立即将充放电回路接通，在温度持续降低的过程中，电流随温度降低，因此X点电压/>随之降低，当温度降低至过温保护模块设定的低温阈值后，运算放大器OP输出低电平，NMOS管N1截止，PMOS管P3产生的电流/>使Y点电压升高至/>，过温保护模块将充放电回路接通，过温保护结束。
过电压保护模块参阅图3，图3是本发明过电压保护模块优选实施例的电路示意图。过电压保护模块包括二极管D1、二极管D2、NMOS管N1、NMOS管N2、PMOS管P1、PMOS管P2、电阻R1、电阻R2、电阻R3。
其中电阻R1与电源连接，NMOS管N1栅极与NMOS管N1源极连接，NMOS管N1漏极通过二极管D1、二极管D2接地，NMOS管N2漏极接地，NMOS管N2源极通过电阻R3与PMOS管P1漏极连接，PMOS管P1漏极与PMOS管P2栅极连接，NMOS管N2栅极与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P1源极与电源连接，PMOS管P2源极与电源连接，PMOS管P2漏极作为输出。
过电压保护模块具体工作原理如下：
首先，若当输入过电压保护模块的电源电压低于导通二极管支路所需的电压降低值，二极管D1、二极管D2截止，电流无法通过。
接下来，PMOS管P1栅极电压通过上拉电阻，即电阻R1、电阻R2，PMOS管P1栅极电压处于高电压状态，此时PMOS管P1栅极电压与PMOS管P1源极电压电压差小于MOS管开启电压，PMOS管P1截止。
然后，PMOS管P2栅极电压通过下拉电阻，即电阻R3，PMOS管P2栅极电压处于接地状态，PMOS管P2导通，此时PMOS管P2漏极电压为，为电源电压大小，作为供电电压输入到过电压保护电路中。
然而，若当输入过电压保护模块的电源电压高于导通二极管支路所需的电压降低值，二极管D1、二极管D2导通。
此时PMOS管P1栅极通过下拉电阻，即电阻R2，接通到地，PMOS管P1栅极、PMOS管P1源极之间电压差满足开启条件，PMOS管P1导通。
然后，PMOS管P2栅极存在电压持续升高，导致PMOS管P2栅极、PMOS管P2源极电压差不满足开启条件，PMOS管P2断开，此时过电压保护模块将充放电回路切断，实现过电压保护。
过电流保护模块参阅图4，图4是本发明过电流保护模块优选实施例的电路示意图。过电流保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻RBD、运算放大器OP、PMOS管P1、PMOS管P2、比较器CP、施密特触发器SMT、反相器INV、电容C、NMOS管N1。
其中电阻R1一端通过电阻RBD与PMOS管P2源极连接，PMOS管P2栅极通过电阻R2与运算放大器OP负极连接，运算放大器输出端与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P1漏极通过电阻R3接地，PMOS管P1源极与运算放大器正极连接，PMOS管P2漏极作为输出，比较器CP输出端与施密特触发器SMT输入端连接，施密特触发器SMT输出端与反相器INV输入端连接，反相器INV输出端作为输入，电容C两端在施密特触发器SMT输入端与反相器INV输出端之间跨接。
过电流保护模块具体工作原理如下：
首先，电压基准源构成典型负反馈回路，让电压基准源产生的流经电阻的基准电流通过自偏置低压共源共栅电流镜，得到稳定电流输出，通过电阻后得到参考电压。
其中，自偏置低压共源共栅电流镜指，通过一个P型MOS管作为主要的电流源，称为源极，另一个P型MOS管用于复制电流，称为栅极，两个晶体管间共享电流，通过自偏置低压共源共栅电流镜，产生稳定的电流输出，当电源电压发生变化时，电流镜可以自动调整自身电压偏置，保持输出电流的稳定性。
然后，将通过采样放大，将电流导致的锂电池中各种引线之间的接触力或压力的微小变化放大，其中OP为运算放大器，电阻R1与电阻R2阻值相等，RBD为锂电池中各种引线间的等效电阻，当通过电流较小时，由于运算放大器OP在负反馈配置下，运算放大器OP输入端之间的电压差近似为零，因此A、B两点电压相等，因此，/>。当通过电流增大时，电阻RBD两端电压下降变大，D点电压下降，且等于B点电压，电阻RBD在D点形成电压变化，且电压变化值为/>，采样放大后，C、D两点间电压变化放大/>倍，得到采样电压。
最后，通过比较器电路对参考电压与采样放大后的采样电压进行比较，进行比较，判断是否触发过电流保护，比较器电路包括比较器CP、施密特触发器SMT、反相器INV、电容C，其中施密特触发器SMT及反相器INV用于电路整形，电容C用于通高频，提高响应速度。当采样电压大于参考电压时，比较器电路输出高电平，代表过流保护触发，此时关闭栅极驱动电路，NMOS管N1导通，过电流保护模块将充放电回路切断，实现过电流保护。
本实施例的有益效果有：
1、过温保护模块具有高精度的温度监测，可以实现对温度的高精度监测，通过调整电阻和基准电压源，具有可调的温度阈值，具有快速响应和恢复能力，一旦监测到温度过高，过温保护模块能够迅速切断充放电回路，有效避免锂电池因过热而受损，同时，在温度降低后，过温保护模块能够快速恢复充放电回路，保证正常使用。
2、过电压保护模块能够有效地保护电路免受输入电源过电压的损害，当输入电源电压过高时，过电压保护模块会迅速切断充放电回路，具有快速响应效果，该过电压保护模块采用了二极管和MOS管的组合，能够快速检测到输入电源的过电压情况，能够有效地提高系统的安全性和稳定性。
3、过电流保护模块能够有效地保护电路免受过大电流的损害，通过采样放大和比较器电路，监测电流变化并与设定的参考电压进行比较，当电流超过设定的保护阈值时，过电流保护模块会迅速切断充放电回路，该过电流保护模块采用了快速响应的电路设计，一旦检测到过大的电流，比较器电路会立即输出触发信号，触发切断充放电回路的操作，以降低电流到安全范围内，通过使用电压基准源和自偏置低压共源共栅电流镜，该模块能够提供稳定的参考电压和电流输出。
实施例3
本实施例还提供电池电流采集模块SOC估算模块用于锂电池充放电管理。
电池电流采集模块用于采集锂电池的电流信息，发送给SOC估算模块。电池电流采集模块包括霍尔电流传感器、电阻、电容。
SOC估算模块用于通过锂电池电流信息，通过SOC估算方法，估算锂电池当前的荷电状态（SOC），并根据锂电池当前的荷电状态，通过充放电保护管理方法确定充放电策略。
其中，荷电状态指电池当前所存储的电荷量与额定电荷容量之间的比值，表示电池已经充电的百分比。
本发明实施例中，SOC估算模块通过以下方法估算锂电池荷电状态SOC：
首先，通过电池电流采集模块采集得到的锂电池充放电电流，放电时为正，充电时为负，考虑到充放电时间/>，由下式得到当前锂电池荷电状态：
其中，为初始状态下，锂电池的荷电状态，初始为1，/>为锂电池的额定容量，/>为锂电池的充放电电流，/>为锂电池的充放电时间。
其次，由于锂电池在典型的应用场景下，有着较频繁的充放电次数，因此锂电池循环次数累积较快，对电池性能会造成严重影响，因此，本发明实施例考虑到电池循环次数的影响，在SOC估算中，加入老化因子，用于修正锂电池SOC计算值：/>，其中，/>表示当前电池容量。
然而锂电池当前容量不随循环次数增多而线性下降，经测试得到的锂电池当前容量与循环次数呈现出非线性关系，使用五次曲线拟合锂电池当前容量与循环次数的关系，老化因子为：
因此，锂电池荷电状态SOC的估计公式如下：
本实施例的有益效果有，通过使用霍尔电流传感器等组件，电池电流采集模块能够准确地采集锂电池的电流信息，SOC估算模块利用电池电流信息和估算方法来计算锂电池当前的荷电状态，在SOC估算中考虑电池循环次数的影响，并引入老化因子修正估算结果，该实施例中的SOC估算方法是基于电池电流信息和老化修正因子的计算公式，该电池电流采集模块和SOC估算模块的实施例通过提供精确的电流采集和SOC估算功能，以及考虑电池循环次数和老化修正因子，具有准确性、灵活性和节约成本等有益效果，提高了锂电池的管理和使用效率。
实施例4
本实施例提供一种锂电池用的充放电保护管理方法，步骤如下：
步骤S1：系统初始化，开启电池电流采集模块、过温保护模块、过电压保护模块和过电流保护模块。
步骤S2：开始对系统循环监测，监测系统内部或外部故障情况，如过电流、过电压、温度异常，以便进行故障保护。
如果检测到系统故障，立即触发以下操作：
关闭电池电流采集模块和SOC估算模块。
切断充放电回路。
步骤S3：在放电时，开始放电状态监测，开启电池电流采集模块，采集锂电池的电流信息，将采集到的电流信息发送给SOC估算模块。
SOC估算模块根据电流信息通过估算方法计算当前的荷电状态。
如果估算的SOC低于预设的下限值（设定为20%），则触发以下操作：
切断放电回路，停止放电，并恢复充电回路。
步骤S4：开始充电，在充电时，开始充电状态监测，开启电池电流采集模块，采集锂电池的电流信息，将采集到的电流信息发送给SOC估算模块。
SOC估算模块根据电流信息通过估算方法计算当前的荷电状态。
如果估算的SOC达到预设的上限值（设定为80%），则触发以下操作：
切断充电回路，停止充电，并恢复放电回路。
步骤S5：完成一次电池循环，SOC估算模块记录循环次数，重新计算锂电池老化因子，用于估算锂电池荷电状态。回到步骤S3。
本实施例的有益效果有，通过循环监测系统内部或外部的故障情况，如过电流、过电压和温度异常，及时进行故障保护。一旦检测到系统故障，立即采取相应的操作，如关闭电池电流采集模块和SOC估算模块，切断充放电回路，以防止进一步损坏电池或其他设备，这种充放电保护管理方法通过故障保护、荷电状态监测和充放电控制，以及锂电池老化因子的估算，能够有效地保护锂电池，并提供可靠的电池管理和性能优化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种锂电池用的充放电保护管理系统，其特征在于，包括过温保护模块、过电压保护模块、过电流保护模块、电池电流采集模块和SOC估算模块；
过温保护模块用于对锂电池充放电时锂电池温度进行过温保护，当监测到温度过高后，输出高电平使能信号，将充放电回路切断；当监测到温度下降后，将高电平使能信号变为低电平，恢复充放电回路；
过电压保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电压进行过电压保护，在锂电池充放电电压过高时，切断充放电回路；
过电流保护模块用于对锂电池充放电时锂电池电流进行过电流保护，在采样电流过大时，切断充放电回路；
电池电流采集模块用于采集锂电池的电流信息，并将其发送给SOC估算模块；
SOC估算模块用于估算锂电池当前荷电状态，并通过充放电保护管理方法确定充放电策略；
所述的过温保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、PMOS管P1、PMOS管P2、PMOS管P3、运算放大器OP、NMOS管N1和电压基准源Vbi；
其中PMOS管P3栅极与电压基准源Vbi连接，PMOS管P3漏极与PMOS管P2源极连接，PMOS管P2源极与PMOS管P1漏极连接，PMOS管P2栅极与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P2漏极通过电阻R1接地，PMOS管P1源极接地，NMOS管N1源极接地，X点、Y点电压作为运算放大器OP的输入，NMOS管N1源极和漏极跨接在电阻R3两侧，PMOS管P3源极通过电阻R2与NMOS管N1漏极连接；
所述的过电压保护模块包括二极管D1、二极管D2、NMOS管N1、NMOS管N2、PMOS管P1、PMOS管P2、电阻R1、电阻R2和电阻R3；
其中电阻R1与电源连接，NMOS管N1栅极与NMOS管N1源极连接，NMOS管N1漏极通过二极管D1、二极管D2接地，NMOS管N2漏极接地，NMOS管N2源极通过电阻R3与PMOS管P1漏极连接，PMOS管P1漏极与PMOS管P2栅极连接，NMOS管N2栅极与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P1源极与电源连接，PMOS管P2源极与电源连接，PMOS管P2漏极作为输出；
所述的过电流保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻RBD、运算放大器OP、PMOS管P1、PMOS管P2、比较器CP、施密特触发器SMT、反相器INV、电容C和NMOS管N1；
其中电阻R1一端通过电阻RBD与PMOS管P2源极连接，PMOS管P2栅极通过电阻R2与运算放大器OP负极连接，运算放大器输出端与PMOS管P1栅极连接，PMOS管P1漏极通过电阻R3接地，PMOS管P1源极与运算放大器正极连接，PMOS管P2漏极作为输出，比较器CP输出端与施密特触发器SMT输入端连接，施密特触发器SMT输出端与反相器INV输入端连接，反相器INV输出端作为输入，电容C两端在施密特触发器SMT输入端与反相器INV输出端之间跨接。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池用的充放电保护管理系统，其特征在于，所述的SOC估算模块用于通过锂电池电流信息，通过SOC估算方法，估算锂电池当前的荷电状态，并根据锂电池当前的荷电状态，通过充放电保护管理方法确定充放电策略。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池用的充放电保护管理系统，其特征在于，所述的SOC估算方法步骤包括：
首先，通过电池电流采集模块采集得到的锂电池充放电电流，放电时为正，充电时为负，考虑到充放电时间/>，由下式得到当前锂电池荷电状态：
其中，为初始状态下，锂电池的荷电状态，初始为1，/>为锂电池的额定容量，/>为锂电池的充放电电流，/>为锂电池的充放电时间；
在SOC估算中，加入老化因子，用于修正锂电池SOC计算值：/>，其中，/>表示当前电池容量；
使用五次曲线拟合锂电池当前容量与循环次数的关系，老化因子为：
因此，锂电池荷电状态SOC的估计公式如下：
。
4.一种锂电池用的充放电保护管理方法，适用于权利要求1所述的一种锂电池用的充放电保护管理系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：系统初始化，开启电池电流采集模块、过温保护模块、过电压保护模块和过电流保护模块；
步骤S2：开始对系统循环监测，监测系统内部或外部故障情况，以便进行故障保护；
如果检测到系统故障，立即触发以下操作：
关闭电池电流采集模块和SOC估算模块；
切断充放电回路；
步骤S3：在放电时，开始放电状态监测，开启电池电流采集模块，采集锂电池的电流信息，将采集到的电流信息发送给SOC估算模块；
SOC估算模块根据电流信息通过估算方法计算当前的荷电状态；
如果估算的SOC低于预设的下限值，则触发以下操作：
切断放电回路，停止放电，并恢复充电回路；
步骤S4：开始充电，在充电时，开始充电状态监测，开启电池电流采集模块，采集锂电池的电流信息，将采集到的电流信息发送给SOC估算模块；
SOC估算模块根据电流信息通过估算方法计算当前的荷电状态；
如果估算的SOC达到预设的上限值，则触发以下操作：
切断充电回路，停止充电，并恢复放电回路；
步骤S5：完成一次电池循环，SOC估算模块记录循环次数，重新计算锂电池老化因子，用于估算锂电池荷电状态；回到步骤S3。
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