[发明专利]应用于锂离子电池及锂离子电池组的充电管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池及锂离子电池组的智能管理系统，特别涉及其中的充电控制系统。

背景技术

传统的备用电源是铅酸电池，但是铅酸电池能量密度低、体积大、循环寿命短、维护成本高，被锂离子电池取代已成为一种趋势。然而，锂离子电池取代铅酸电池需要一个过程，目前电源系统所输出的充电电压能够使铅酸电池充满电，但是可能不足以使锂离子电池充满电。为了兼容铅酸电池，提高适应较宽充电电压范围的能力，克服锂离子电池不耐受过充和过温的缺点，延长使用寿命，确保锂离子电池得到安全高效的应用，锂离子电池备用电源需要一个智能的充电管理系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种应用于锂离子电池及锂离子电池组的智能充电管理系统，其可以智能地管理锂离子电池或锂离子电池组的充电过程。

本发明的应用于锂离子电池及锂离子电池组的充电管理系统包括单节锂离子电池或锂离子电池组和外部电源，其还包括串联在所述外部电源和锂离子电池或锂离子电池组之间的智能充电管理电路，该充电管理电路进一步包括有：具有电压和电流控制环的负反馈闭环控制单元，其与所述的外部电源和锂离子电池或锂离子电池组相连接，用以恒流限压充电；电源输入低压和高压保护电路，其与所述的外部电源和负反馈闭环控制单元相连接，用以电源的输入低压和输入高压保护；以及电芯过压、充电过流和电池过温保护电路，其与所述锂离子电池或锂离子电池组和负反馈闭环控制单元相连接，用以锂电池的电芯过压、电池过温和充电过流保护。

作为本发明的较佳实施方式，所述的具有电压和电流控制环的负反馈闭环控制单元进一步包括有充电电流设置模块、反馈模块、Buck-Boost模块和检压检流模块。

作为本发明的较佳实施方式，所述的充电电流设置模块与所述单节锂离子电池或锂离子电池组相连接，其接收来自该锂离子电池或锂离子电池组的电池总压信号并为所述负反馈闭环控制单元提供当前充电电流的预设值，其用以在充电过程前期，进行大电流恒流充电的电流最大值的设置，而当接近充满时，根据单节锂离子电池或锂离子电池组的总电压，自动逐级减小充电电流设置值，进行小电流限压恒流浮充。

作为本发明的较佳实施方式，所述的检压检流模块与所述单节锂离子电池或锂离子电池组相连接，其用以实时检测充电电流和电压并向所述反馈模块提供当前实际的充电电压值和充电电流值，当实际的充电电压值高于锂离子电池能够承受的总压值时，所述反馈模块即向所述Buck-Boost模块输出反馈信号并使得Buck-Boost模块调节输出电压以实现限压充电；同时，其还判断充电电流的告警状态，实时输出充电电压和充电电流的模拟信号以及充电电流告警状态信号。

作为本发明的较佳实施方式，所述的反馈模块同时与所述充电电流设置模块、检压检流模块和Buck-Boost模块相连接，其用以接收并处理所述充电电流设置模块的当前充电电流的预设值以及所述检压检流模块的当前实际的充电电压值和充电电流值，并向所述Buck-Boost模块输出反馈信号使得Buck-Boost模块调节输出电压以实现恒流充电。

作为本发明的较佳实施方式，所述的电源输入低压和高压保护电路进一步包括电源检测模块，其并联于外部电源正负极之间，由输入低压检测电路和输入高压检测电路并联而成。

作为本发明的较佳实施方式，所述的输入低压检测电路和输入高压检测电路分别包括有电阻分压器和电压跟随器，所述的电阻分压器对外部电源进行分压后，输入到所述电压跟随器同相输入端，其输出信号接到所述的Buck-Boost模块相应的保护信号输入接口，即输入低压检测电路的电压跟随器输出信号接到输入低压保护信号输入接口，输入高压检测电路的电压跟随器输出信号接到输入高压保护信号输入接口，从而实现输入低压保护、输入高压保护。

作为本发明的较佳实施方式，所述的电芯过压、充电过流和电池过温保护电路包括依次串联的电芯电压和温度检测告警模块和逻辑控制模块。

作为本发明的较佳实施方式，所述的电芯电压和温度检测告警模块与所述单节锂离子电池或锂离子电池组相连接，其实时监测充电过程中的锂离子电池及锂离子电池组中单节电芯电压和电池温度，判断电芯电压和电池温度的告警状态，并向所述逻辑控制模块输出电芯电压告警状态信号和电池温度告警状态信号。