[发明专利]一种多节锂电池保护系统

摘要

本发明涉及由分离器件构成的一种多节锂电池保护系统,包含MCU模块、ADC模块、MUX模块、均衡电路、电流检测模块、温度检测模块、MOSFET驱动器、短路保护模块；MUX模块输出端与ADC模块输入端相连，将锂电池的电压、电流、温度信息传输给ADC模块。MCU模块检测从ADC模块接收到的数据，判断是否需要对电池进行保护操作，需要时MCU模块按照实际情况，通过MOSFET驱动器切断充放电开关进行保护。短路保护模块在外电路短路时，快速切断充放电回路。闲暇时或充电时，MCU模块驱动均衡电路对电池进行均衡操作。此系统可以对锂电池组进行欠压、过压、过流、短路、温度等保护。

主权项

1.一种多节锂电池保护系统，其特征在于，包括MCU模块、ADC模块、MUX模块、锂电池组、均衡电路、电流检测模块、温度检测模块、LDO模块、供电电路、MOSFET驱动器、短路保护模块；其中，MCU模块通过串口与通用计算机连接，接受用户必要配置或供用户读取数据；MCU模块通过MOSFET驱动器控制充电开关和放电开关；MCU模块控制均衡电路对锂电池组进行均衡操作；MCU模块控制短路保护模块；MCU模块通过切断充放电开关，对锂电池进行保护，必要时，通过短路保护模块切断充放电回路，对锂电池进行保护；MCU模块通过LED告知用户锂电池是否处于正常工作状态；锂电池组包括若干多节串联的锂电池串联；锂电池组通过依次连接的电流检测模块和短路保护模块与PACK+端口连接；锂电池组通过放电开关与PACK‑端口连接；PACK+端口和PACK‑端口连接外电路并为外电路供电；锂电池组通过均衡电路与MUX模块输入端相连，均衡电路将各节锂电池的电压传输给MUX模块；MUX模块依次与电流检测模块、温度检测模块、均衡电路的输出端相连接，以接收锂电池的电压、电流、温度状态信息；MUX模块的输出通道通过ADC模块与MCU模块相连接，MUX模块通道选择端受MCU模块控制；ADC模块转换MUX模块输出的电池状态信息后，传输给MCU模块作为锂电池保护的判断依据；供电电路的电压输入端接在电流检测模块与短路保护模块的公共端，供电电路还分别与LDO模块、MCU模块的电源输入端连接，为这些模块供电；LDO模块为与温度检测模块的电源端相连接，为其供标准的低压参考电压；均衡电路采用电阻放电法，对电压偏高的电池进行均衡操作；第n节锂电池Bn都并联着一个由放电电阻RBn、与N型开关MOS管Qn串联的支路，N型开关MOS管Qn的源极与锂电池Bn负极相连，N型开关MOS管Qn的漏极通过电阻RBn与锂电池Bn正极相连，N型开关MOS管Qn的栅极通过电阻RGn与二选一开关MUX2n的输出端相连，锂电池Bn正极和负极分别通过限流电阻RFn、RFn‑1接入MUX模块；滤波电容CBn一端通过电阻RFn接到锂电池Bn的正极，另一端通过电阻RFn‑1接到锂电池Bn的负极；二选一开关MUX2n受MCU模块的控制，一个输入端通过电阻RFn连接到锂电池的正极，一个输入端通过电阻RFn‑1连接到锂电池的负极，MUX2n的输出端还通过电阻RTn连接到电阻RFn‑1与MUX模块的公共端；二选一开关MUX2n受MCU模块的控制，当选通电池正极时，N型开关MOS管Qn导通开始对这节电池进行均衡操作；当选通电池负极时，停止对这节电池的均衡操作；MCU模块通过MOSFET驱动器控制充放电开关，MCU模块的PD引脚控制MOSFET驱动器的DSG输出引脚，MOSFET驱动器的DSG引脚接放电开关控制端，当PD引脚为输出低电平时，DSG引脚输出高电平以打开放电开关；当PD引脚输出高电平时，DSG引脚输出低电平以切断放电开关；MCU模块的PC引脚控制MOSFET驱动器的VH与CHG输出引脚,VH与CHG输出引脚共同控制充电开关，当PC引脚输出低电平时，VH引脚输出高电平且CHG引脚输出恒定电流以打开充电开关；当PC引脚输出低电平时，VH引脚输出高电平且CHG引脚输出高阻态以切断充电开关；MCU模块的PD引脚控制MOSFET驱动器的DSG输出引脚，MCU模块的PC引脚控制MOSFET驱动器的输出引脚VH与CHG；PD引脚通过电阻R8连接N型开关MOS管M3的栅极，N型开关MOS管M3的栅极通过电阻R9与N型开关MOS管M3的源极相连后接PACK‑端口；N型开关MOS管M3的漏极即为引脚DSG，N型开关MOS管M3的漏极与稳压二极管D4的负极相连后，通过电阻R11接PACK+端口，二极管D4的正极接PACK‑端口，PD引脚输出高电平时DSG引脚输出低电平，PD引脚输出低电平时DSG引脚输出高电平；PC引脚通过电阻R6连接N型开关MOS管M2的栅极，N型开关MOS管M2的栅极通过电阻R7与N型开关MOS管M2的源极相连后接PACK‑端口；N型开关MOS管M2的漏极即为引脚VH，N型开关MOS管M2的漏极与稳压二极管D5的负极相连后通过电阻R10接PACK+端口，二极管D5的正极接PACK‑端口；MOS管M4的源极与MOS管M5的源极相连后接PACK‑端口，MOS管M4的栅极与MOS管M5的栅极相连后接MOS管M4的漏极，MOS管M4的漏极通过电阻R12接到VH，MOS管M5的漏极即为CHG引脚；当PC引脚输出高电平时VH引脚输出低电平，CHG引脚输出高阻态；PC引脚输出低电平时CHG引脚输出恒定电流，VH引脚输出高电平。