电池均衡管理系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种电池均衡管理系统，包括主控单元、多个采集模块、多个控制模块和信号总线，所述采集模块和控制模块分别与主控单元通信连接，所述采集模块包括温度采集模块和电压采集模块，所述控制模块包括均衡模块和风扇控制模块，所述信号总线与采集模块和均衡模块电连接。本实用新型专利技术具有独立的电池采集单元，可实时监测48节电池组的组端电压、电流、温度、单体电压等基本参数；而且采集精度高，具备电池组及单体电池SOC、SOH等计算功能；具有独立的电池均衡单元，可对单体电池进行均衡管理，最多可支持48节电池同时均衡；均衡精度高，均衡速度快，均衡后各单体电压一致性值小于1%，容量偏差小于2Ah。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提出了一种电池均衡管理系统，包括主控单元、多个采集模块、多个控制模块和信号总线，所述采集模块和控制模块分别与主控单元通信连接，所述采集模块包括温度采集模块和电压采集模块，所述控制模块包括均衡模块和风扇控制模块，所述信号总线与采集模块和均衡模块电连接。本技术具有独立的电池采集单元，可实时监测48节电池组的组端电压、电流、温度、单体电压等基本参数；而且采集精度高，具备电池组及单体电池SOC、SOH等计算功能；具有独立的电池均衡单元，可对单体电池进行均衡管理，最多可支持48节电池同时均衡；均衡精度高，均衡速度快，均衡后各单体电压一致性值小于1%，容量偏差小于2Ah。【专利说明】电池均衡管理系统
本技术涉及电池组均衡领域，尤其涉及一种电池均衡管理系统。
技术介绍
电动汽车、储能电站、电动自行车等上都需要使用串联单体电池组成的电池组，以适应高电压的需求，所以任何有效地利用成组电池成了目前的关键问题。虽然近年来锂离子电池技术有了巨大的进步，锂电池各种性能都有了明显提高；但锂电池组内单体电池间的不一致性依然普遍存在。锂电池的各个参数在生产过程中存在不同大小的差异，这些差异表现为锂电池内阻、容量、开路电压、充放电电压平台等的不一致。随着锂电池在实际运行中充放电次数的增多，以及温度、自放电等各种因素的影响，这些差异将不断扩大，使得锂电池组电池间的性能差异越来越大，导致电池组中单体电池过充、过放现象，电池组中各单体电池的衰减速度不一致，串联锂电池组的容量由组内最低的单体电池容量决定，故一旦有某个电池出现深度放电，整个电池组就必须停止工作，同样，一旦有某个电池出现过度充电，充电过程也要立即停止，最终导致电池组的使用寿命急剧缩短。因此，透过电池均衡管理系统能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为驾驶可理解的续航力信息，确保动力电池可安全运作。现有技术中通过提供电池单元管理系统的电量平衡功能来解决上述问题，一般电量平衡方法主要有两种，其中一种为被动式电量平衡，即将电池单元中多余的电量以电阻的方式耗散成热，但仅能在充电时进行。另一种为主动式电量平衡，其采用能量转移的方式,将电池组中多余电量转移到电量不足的电池单元中，并可以在电池充电、放电以及不工作时都能进行，从而满足电池组更多情况的需要。现有技术的主动式电量平衡中，通常是将电池组中所有电池单元的电压转换后给需要平衡的电池单元进行充电。通常需要较多的平衡时间，效率较低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种电池均衡管理系统，能够实时的对电池各种特征数据进行分析，挑选出电池组中需要进行均衡充电及均衡放电的单体电池，并对需要进行均衡的单体电池进行均衡，有效的保证电池组的一致性，进一步延长电池组的使用寿命。为实现上述技术目的，本技术的技术方案是:一种电池均衡管理系统，其包括主控单元、多个采集模块、多个控制模块和信号总线，所述采集模块和控制模块分别与主控单元通信连接，所述采集模块包括温度采集模块和电压采集模块，所述控制模块包括均衡模块和风扇控制模块，所述信号总线与采集模块和均衡模块电连接；所述均衡模块包括充放电控制器、电流控制器、充放电回路和均衡电源，所述充放电控制器、电流控制器和均衡电源分别与充放电回路连接；所述充放电控制器包括充电控制电路和放电控制电路，所述充电控制电路包括光耦U2、光耦U3和光耦U4，所述光耦U2的阳极连接电阻R2，电阻R29连接到电容Cl，光耦U2的阴极连接三极管Ql的集电极，光耦U2的集电极连接三极管QPl的基极，光耦U2的发射极连接三极管QPl的发射极，三极管QPl的集电极连接电源控制端CNT，三极管QPl的基极连接有电阻RPl和电阻RP2，电阻RP2的另一端连接三极管QPl的发射极，所述光耦U3的阳极连接电阻Rl，电阻R19连接到电容Cl，光耦U3的阴极连接三极管Ql的集电极，光耦U3的集电极连接到三极管QP4的基极，三极管QP4的基极连接电阻R13和电阻R14，电阻R14的另一端连接三极管QP4的发射极和光耦U3的发射极，电阻R13的另一端分别连接电容C4和接地，三极管QP4的集电极连接电阻R15，电阻R15另一端分别连接电容C4、电阻R16和基准电压REF2，所述光耦U4的阳极分别连接三极管Ql的基极、电阻R3和电阻R4，电阻R3和电阻R4分别连接电容Cl的两端，光耦U4的阴极连接三极管Ql的发射极和电容Cl，三极管Ql的集电极连接二极管的C-C+，三极管Ql的发射极极连接二极管的C-C-，所述放电控制电路包括光耦U5，光耦U5的阳极连接电阻R5，电阻R5连接到电容C2，光耦U5的阳极连接电容C2的另一端，光耦U5的集电极分别连接地线、电阻R8和电容C3，电容C3的另一端分别连接电阻R11、电阻R12和基准电压REF1，电阻Rll的另一端连接三极管Q3的集电极，电阻R8分别连接电阻R9和二极管的C-C+，电阻R9的另一端连接三极管Q3的基极，二极管的C-C-连接三极管Q2的集电极，光耦U5的发射极连接电阻R6，电阻R6连接三极管Q2的基极，三极管Q2的基极连接电阻R7，电阻R7的另一端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的发射极连接电阻RlO和三极管Q3的发射极，电阻RlO的另一端连接三极管Q3的基极。作为优选，所述充放电回路包括放电回路和充电回路，所述放电回路包括放电开关电路、放电基准比较电路、放电反馈放大电路，所述放电反馈放大电路包括差分放大器U6B，所述比较器的正极输入端连接到相互并联的电阻R19和R20，所述电阻R19和电阻20分别连接到电容C7和地线，电容C7的另一端连接到差分放大器U6B的负极输入端，差分放大器U6B的负极输入端分别连接到电阻R17和电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接到差分放大器U6B的输出端，电阻R17的另一端连接到采样电阻RS的一端；所述放电基准比较电路包括比较器U6A，所述比较器U6A的的正极输入端连接基准电压REFl，比较器U6A的的正极输入端分别连接电阻R21和电容C6，电阻R21的另一端连接差分放大器U6B的的输出端，电容C6的另一端连接到比较器U6A的的输出端；所述放电开关电路包括MOS管Q5，MOS管Q5的栅极G连接电阻R23和电阻R22，电阻R22连接MOS管Q5的源极S，MOS管Q5的源极S连接采样电阻RS的另一端，MOS管Q5的源极S接地；所述充电回路包括充电反馈放大电路、充电基准比较电路和充电开关电路，所述充电反馈放大电路包括差分放大器U6C，差分放大器U6C的正极输入端连接电阻R24，差分放大器U6C的负极输入端分别连接电阻R25和电阻R26，电阻R25的另一端连接电容C7，电阻R26的另一端连接差分放大器U6C的输出端；所述充电基准比较电路包括比较器U6D，比较器U6D的正极输入端连接基准电压REF2，比较器U6D的负极输入端分别连接电阻R27和电容C5，电阻R27的另一端连接差分放大器U6C的输出端，电容C5的另一端连接比较器U6D的输出端；所述充电开关电路包括MOS管Q6的栅极G分别连接电阻R28和电阻R29，电阻R28的另一端连接比较器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池均衡管理系统，其特征在于：其包括主控单元、多个采集模块、多个控制模块和信号总线，所述采集模块和控制模块分别与主控单元通信连接，所述采集模块包括温度采集模块和电压采集模块，所述控制模块包括均衡模块和风扇控制模块，所述信号总线与采集模块和均衡模块电连接；所述均衡模块包括充放电控制器、电流控制器、充放电回路和均衡电源，所述充放电控制器、电流控制器和均衡电源分别与充放电回路连接；所述充放电控制器包括充电控制电路和放电控制电路，所述充电控制电路包括光耦U2、光耦U3和光耦U4，所述光耦U2的阳极连接电阻R2，电阻R29连接到电容C1，光耦U2的阴极连接三极管Q1的集电极，光耦U2的集电极连接三极管QP1的基极，光耦U2的发射极连接三极管QP1的发射极，三极管QP1的集电极连接电源控制端CNT,三极管QP1的基极连接有电阻RP1和电阻RP2，电阻RP2的另一端连接三极管QP1的发射极，所述光耦U3的阳极连接电阻R1，电阻R19连接到电容C1，光耦U3的阴极连接三极管Q1的集电极，光耦U3的集电极连接到三极管QP4的基极,三极管QP4的基极连接电阻R13和电阻R14，电阻R14的另一端连接三极管QP4的发射极和光耦U3的发射极，电阻R13的另一端分别连接电容C4和接地，三极管QP4的集电极连接电阻R15，电阻R15另一端分别连接电容C4、电阻R16和基准电压REF2,所述光耦U4的阳极分别连接三极管Q1的基极、电阻R3和电阻R4，电阻R3和电阻R4分别连接电容C1的两端，光耦U4的阴极连接三极管Q1的发射极和电容C1，三极管Q1的集电极连接二极管的C‑C+，三极管Q1的发射极极连接二极管的C‑C‑，所述放电控制电路包括光耦U5，光耦U5的阳极连接电阻R5，电阻R5连接到电容C2，光耦U5的阳极连接电容C2的另一端，光耦U5的集电极分别连接地线、电阻R8和电容C3，电容C3的另一端分别连接电阻R11、电阻R12和基准电压REF1，电阻R11的另一端连接三极管Q3的集电极，电阻R8分别连接电阻R9和二极管的C‑C+，电阻R9的另一端连接三极管Q3的基极，二极管的C‑C‑连接三极管Q2的集电极，光耦U5的发射极连接电阻R6，电阻R6连接三极管Q2的基极，三极管Q2的基极连接电阻R7，电阻R7的另一端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的发射极连接电阻R10和三极管Q3的发射极，电阻R10的另一端连接三极管Q3的基极。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴哲，陈荣柱，赵深，林世溪，孙景钌，刘爱华，林厚飞，张东林，王浩，吴为强，赵建苏，金建新，郑民，林群，郑圣，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网浙江省电力公司，国网浙江省电力公司温州供电公司，杭州高特新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11