通用蓄电池容量均衡系统及其均衡控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种通用蓄电池容量均衡系统及其均衡控制方法，属于蓄电池均衡控制技术领域，通用蓄电池容量均衡系统包括显示控制单元和1～N个均衡节点，所述显示控制单元通过总线分别与1～N个均衡节点连接，每个均衡节点均包括数据采集单元、均衡控制单元、功率变换单元、辅助电源单元和报警与保护单元。针对现有均衡技术只针对特定电池组的问题，本发明专利技术提出通用的蓄电池组均衡系统，同时目前基于电压的均衡方法和基于荷电状态的均衡方法均不能直接体现出均衡的最终目的，即保证电池容量的最大利用，本发明专利技术以蓄电池容量为均衡目标，提出了一种容量均衡控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池均衡控制
，具体而言，涉及一种通用蓄电池容量均衡 系统及其均衡控制方法。
技术介绍
蓄电池组可以由一个蓄电池单体组成，也可以由多个单体并联以增加蓄电池的容 量，也可以由多个单体串联而成，以提高蓄电池的电压，或者多个蓄电池单体串联和并联混 合增加蓄电池的容量且提高蓄电池的电压。一组蓄电池整组性能取决于状态最坏的那块电 池。蓄电池组中的每个蓄电池单体并非完全相同，即使是严格筛选的蓄电池，蓄电池组中各 个蓄电池单体的温度、内部阻抗和放电状态均不相同。随着充放电次数的增加和使用时间 的延长，这些差异会越来越明显，形成所谓的"落后单节"，若不加以均衡管理，某个蓄电池 单元会首先发生故障导致整个串联蓄电池组不能提供电能。对蓄电池组进行充电和放电 时，如何保证充放电过程中蓄电池单元的均衡，是保证蓄电池的安全性和可靠性的一项关 键技术。 现有蓄电池按其使用的电化学材料可分为铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池、 镍镉电池，然而现有蓄电池均衡系统只针对特定电池组，没有通用的蓄电池组均衡系统。 目前基于电压的均衡方法和基于荷电状态的均衡方法均不能直接体现出均衡的 最终目的，即保证电池容量的最大利用，故而亟需提出基于容量的均衡算法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以解决 以上问题。 本专利技术是这样实现的： 本专利技术提出了一种通用蓄电池容量均衡系统，包括显示控制单元、通过总线分别 与所述显示控制单元相连的1~N个均衡节点，N>1，各所述均衡节点与蓄电池组中的各单体 电池一一对应连接，每个所述均衡节点均包括数据采集单元、均衡控制单元、功率变换单元 和辅助电源单元； 所述数据采集单元用于采集电量参数，并将所述电量参数送到所述显示控制单 元，所述电量参数包括与所述均衡节点对应连接的单体电池的电压、所述均衡节点的输出 电压、输出电流、总线电压和总线电流； 所述显示控制单元用于接收所述数据采集单元发送的电量参数，根据接收的所述 电量参数计算得到蓄电池组中各单体电池的平均容量，将所述平均容量发送至所述均衡控 制单元； 所述均衡控制单元用于接收所述显示控制单元发送的所述平均容量，根据接收的 所述平均容量，控制所述功率变换单元的输出电压、增大与容量低于所述平均容量的单体 电池所对应的均衡节点的输出电流、减小与容量高于所述平均容量的单体电池所对应的均 衡节点的输出电流； 所述功率变换单元用于根据均衡控制单元发送的控制要求，执行控制命令。 进一步地，本通用蓄电池容量均衡系统中，每个所述均衡节点均包括报警与保护 单元，所述均衡控制单元还用于判断各所述均衡节点的输出电流是否高于预设电流最大 值，或各所述均衡节点的输出电压是否高于预设电压最大值或低于预设电压最小值，当存 在均衡节点输出电流高于预设电流最大值或均衡节点输出电压高于预设电压最大值或低 于输出电压最小值时，所述均衡控制单元控制所述报警与保护单元指示报警状态。 进一步地，所述均衡控制单元还用于，所述报警与保护单元指示报警状态时，控制 所述功率变换单元使功率变换单元输出电压为0。 进一步地，本通用蓄电池容量均衡系统中，所述功率变换单元包括与总线相连的 输入保险，输出端的一个触点与所述输入保险相连的防浪涌继电器，所述辅助电源单元的 输出端与所述功率变换单元中的防浪涌继电器的输入端相连； 所述功率变换单元还包括漏极与所述防浪涌继电器输出端另一个触点相连的第 一 MOS管，与所述第一 MOS管漏极相连的第一输入滤波电容，与所述第一输入滤波电容相连 的第二输入滤波电容，源极与所述第二输入滤波电容相连、漏极与所述第一 MOS管源极相连 的第二MOS管，初级线圈一端连接于所述第一输入滤波电容和第二输入滤波电容之间、另一 端与所述第一 MOS管的源极相连、次级线圈包括第一输出端、第二输出端和第三输出端的高 频变压器，与所述高频变压器第一输出端相连的第一控制芯片，漏极与所述第一控制芯片 相连的第三MOS管，与所述高频变压器第二输出端相连的输出滤波电感，分别与所述输出滤 波电感相连的输出控制二极管和输出滤波电容，与所述输出控制二极管相连的输出保险， 所述单体电池的正极与所述输出保险相连； 所述功率变换单元还包括与所述输出滤波电容并联的假负载，与所述假负载相连 的霍尔传感器，所述单体电池的负极与所述霍尔传感器相连。 进一步地，本通用蓄电池容量均衡系统中，所述功率变换单元还包括连接于所述 防浪涌继电器两个触点之间的第一电阻，与所述第一输入滤波电容并联的第一泄流电阻， 与所述第二输入滤波电容并联的第二泄流电阻，并联于第一MOS管漏极与源极的第一RC吸 收电阻电路，并联于第二MOS管漏极与源极的第二RC吸收电阻电路，与所述高频变压器第三 输出端相连的第二控制芯片，漏极与所述第二控制芯片相连、源极与所述第三MOS管源极相 连的第四MOS管。 进一步地，本通用蓄电池容量均衡系统中，所述均衡控制单元包括放大器，通过DA 芯片和第二电阻与所述放大器的反相输入端相连的单片机，所述功率变换单元中的霍尔传 感器通过第十一电阻连接至所述放大器的同相输入端； 所述均衡控制单元还包括与所述放大器输出端相连的第三电阻，与所述第三电阻 相连的电源控制芯片，基极通过第四电阻与所述电源控制芯片相连的第一 NPN三极管，基极 与所述第一 NPN三极管基极相连、发射极与所述第一 NPN三极管发射极相连的第一 PNP三极 管，基极通过第五电阻与所述电源控制芯片相连的第二NPN三极管，基极与所述第二NPN三 极管基极相连、发射极与所述第二NPN三极管发射极相连的第二PNP三极管，初级线圈一端 通过第三输出电容与所述第一 NPN三极管发射极相连、另一端通过第六电阻与所述第二NPN 三极管发射极相连的包括第一次级线圈和第二次级线圈的驱动变压器。 进一步地，本通用蓄电池容量均衡系统中，所述均衡控制单元还包括与所述驱动 变压器第一次级线圈一端相连的第七电阻，所述功率变换单元中的第一MOS管的栅极与所 述均衡控制单元中第七电阻相连； 所述均衡控制单元还包括连接于第七电阻与驱动变压器第一次级线圈另一端之 间的第八电阻，所述功率变换单元中的第一 MOS管的源极与所述均衡控制单元中驱动变压 器第一次级线圈的另一端相连； 所述均衡控制单元还包括与所述驱动变压器第二次级线圈一端相连的第九电阻， 所述功率变换单元中的第二MOS管的栅极与所述均衡控制单元中的第九电阻相连； 所述均衡控制单元还包括连接于第九电阻与驱动变压器第二次级线圈另一端之 间的第十电阻。 进一步地，根据所述的通用蓄电池容量均衡控制系统，本专利技术还提出一种均衡控 制方法，所述均衡控制方法包括： 获取每个单体电池的蓄电池容量Ci; 计算所有单体电池的平均容量C; 分别判断所述各单体电池的蓄电池容量(^是否小于所述平均容量C，若小于所述 平均容量C，调节对应均衡节点输出电流，使之增大，若大于所述平均容量C，调节对应均衡 节点输出电流，使之减小。进一步地，所述均衡控制方法中，每个单体电池的蓄电池容量匕的计算方法包括： 根据公式Ibn= Ib(n-：〇-( )计算单当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用蓄电池容量均衡系统，其特征在于，包括显示控制单元、通过总线分别与所述显示控制单元相连的1～N个均衡节点，N>1，各所述均衡节点与蓄电池组中的各单体电池一一对应连接，每个所述均衡节点均包括数据采集单元、均衡控制单元、功率变换单元和辅助电源单元；所述数据采集单元用于采集电量参数，并将所述电量参数送到所述显示控制单元，所述电量参数包括与所述均衡节点对应连接的单体电池的电压、所述均衡节点的输出电压、输出电流、总线电压和总线电流；所述显示控制单元用于接收所述数据采集单元发送的电量参数，根据接收的所述电量参数计算得到蓄电池组中各单体电池的平均容量，将所述平均容量发送至所述均衡控制单元；所述均衡控制单元用于接收所述显示控制单元发送的所述平均容量，根据接收的所述平均容量，控制所述功率变换单元的输出电压、增大与容量低于所述平均容量的单体电池所对应的均衡节点的输出电流、减小与容量高于所述平均容量的单体电池所对应的均衡节点的输出电流；所述功率变换单元用于根据均衡控制单元发送的控制要求，执行控制命令。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，龙江涛，张颖超，钱希森，张瑞伟，程立，
申请(专利权)人：重庆雅讯电源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85