[发明专利]锂离子电源系统的故障检测和保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池电源保护装置，特别涉及一种锂离子电源系统的故障检测和保护装置。

背景技术

鉴于电压及功率的需求，在某些锂电池应用领域，需要将多个锂电池串联起来形成锂电池组以获取较高的功率。在它们串联形成高压电池组后,这些电池组会因充放电、电池温度等因素出现组间的不平衡或故障现象,如果出现这种情况后不及时对电池组进行修复和维护,将会影响这些电池组的工作效率和使用寿命,使整个系统的电量减少,大大影响电池系统的效能,从而影响整体性能和安全。

电池组在长时间运行过程中，还会因为各种原因而出现绝缘、过压、过流等问题。为解决这些问题，电池组及其外围充、放电模块的安全状态监测就显得尤为重要，同时也有必要在电源系统工作时对系统的各个模块进行实时的检测和健康状态评价，及时发现系统故障，以避免严重事故的发生，提升电源系统的可靠性，确保电源系统是否处于正常、协调的工作状态。因此面向锂离子电源系统的多级故障诊断和应急保护装置尤为重要。

发明内容

本发明是针对多个锂电池组成电源在使用时容易产生安全的问题，提出了一种锂离子电源系统的故障检测和保护装置，为一种多级故障诊断和保护装置，以保证电池电源系统各个模块之间的正常、协调运行，提高锂离子电源系统运行的安全性和可靠性。

本发明的技术方案为：一种锂离子电源系统的故障检测和保护装置，包括故障综合管理模块、电池故障采集/保护模块、电池连接控制和气压检测模块、上位机模块、充电器故障诊断模块、以及故障显示模块，故障综合管理模块与各个模块均相连，其中充电器故障诊断模块和故障综合管理模块各带一个CAN接口芯片，通过CAN通信方式连接，故障综合管理模块和上位机模块通过RS232连接，电池连接控制和气压检测模块与电池故障采集/保护模块相连接，电池故障采集/保护模块与充电器故障诊断模块相连接。

所述电池连接控制和气压检测模块包含气体压力检测单元、锂电池组和电池连接开关阵列，气体压力检测单元检测密封电池包装结构内部气体压力，锂电池组通过电池连接开关阵列接电池故障采集单元，电池故障采集单元同时采集气体压力检测单元信号，故障综合管理模块输出控制信号控制电池连接开关阵列。

所述故障综合管理模块包含故障评价和分级单元、故障综合单元、执行器驱动单元、模块互联诊断单元和电池连接控制单元，模块互联诊断单元将故障综合管理模块与其他模块连接情况送故障评价和分级单元，故障评价和分级单元接收电池故障采集单元、充电器故障诊断模块、上位机模块的信息，故障评价和分级单元输出到故障综合单元，故障综合单元输出数据到故障显示模块显示，故障综合单元输出控制信号通过电池连接控制单元到电池连接控制和气压检测模块中的电池连接开关阵列，故障综合单元输出控制信号通过执行器驱动单元到电池故障采集/保护模块。

所述电池故障采集/保护模块包括电池故障采集单元、关键点温升监控单元和电池故障保护单元，电池故障保护单元包括放大回路电子开关和充电回路电子开关，关键点温升监控单元采集温度信号送电池故障采集单元，充电回路电子开关信号送电池故障采集单元，电池故障采集单元输出控制信号到放电回路电子开关。

本发明的有益效果在于：本发明一种锂离子电源系统的故障检测和保护装置，对电池的各保护参数进行三级梯度设置，进行三级系统故障分类与管理，实现实时、可靠、多级电池保护，提升锂电池电源系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明锂离子电源系统的故障检测和保护装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示锂离子电源系统的故障检测和保护装置结构示意图，包括故障综合管理模块、电池故障采集/保护模块、电池连接控制和气压检测模块、上位机模块、充电器故障诊断模块、以及故障显示模块，故障综合管理模块与其它模块均相连，电池连接控制和气压检测模块与电池故障采集/保护模块相连接，电池故障采集/保护模块也与充电器故障诊断模块相连接。

电池连接控制和气压检测模块，其包含气体压力检测单元、锂电池组和电池连接开关阵列；气体压力检测单元能够检测在密封电池包装结构中内部气体压力的异常。锂电池组通过电池连接开关阵列接电池故障采集单元，电池故障采集单元同时采集气体压力检测单元信号，故障综合管理模块输出控制信号控制电池连接开关阵列。