一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统，包括开关驱动电路、电池组连接电路、放电管理与控制系统以及智能控制系统，本发明专利技术延长了电池工作寿命，最大限度的发挥电池的效用，确保了系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源领域，具体涉及一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统。
技术介绍
目前电动汽车市场可大致分为高端的电动大巴、高端电动轿车市场、专用车市场，以及相对中、低端的经济型电动轿车和小微车及低速电动车市场，高端市场由于国家质量标准的要求以及企业自身对品质的追求，为了保证整车容量不发生快速的衰减，严格采用国内一线电芯厂和进口品牌的高价高质电芯，但同时也迫切需要性能更好的BMS产品对品质进一步保证；经济型市场希望采用二线电芯厂的产品来降低成本，却苦于成品的性能达不到国家标准，希望有更强大的均衡产品来解决这一问题；低速电动车市场目前采用铅酸电池，但是国家已经强制其更换锂电池，出于成本压力，低速电动车市场更希望采用一致性放宽的低成本电池，而由于制作工艺等原因，不同电池之间存在着差异，这些差异会导致串联电池组使用时，即使每个单体充放电电流相同，也会使每个单体的容量产生不同，进而影响整个电池组的工作，容易过放电，严重损害电池，对电池的性能及寿命极为不利，因此就对高性能的主动均衡产品提出了大量的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：所提供的一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统，包括开关驱动电路、电池组连接电路、放电管理与控制系统以及智能控制系统，所述电池组连接电路包括依次串联设置的两个以上电池、冗余电池、负载/充电电源以及串联总线，各个电池的正极与负极之间通过串联总线连接，所述各个电池的正极与负极串联线上分别设有第一开关和第二开关，其中第一个电池的正极以及最后一个电池的负极分别直接与负载/充电电源正负极连接，所述各电池串联后正负极分别与冗余电池的正负极连接，所述智能控制系统包括主控制器模块、测量模块以及LCD触摸屏，所述放电管理与控制系统以及主控制器模块与电池组连接电路连接，所述测量模块设于主控制器模块与LCD触摸屏之间。优选的，所述测量模块包括模拟部分和数字逻辑部分，模拟部分和数字逻辑部分由光耦隔离，由CPLD实现SPI接口和主控制器通讯。优选的，所述主控制器模块采用CortexM3处理器。优选的，所述放电管理与控制系统包括检测点、投入开关、切除开关以及计算机，所述检测点设于各电池的两端，所述投入开关串联于所述串联总线与第一开关之间，所述切除开关设于串联总线与第二开关之间，所述计算机分别与各个电池检测点、投入开关和切除开关连接优选的，所述第一开关和第二开关均采用可控开关，所述可控开关选自光耦继电器，所述投入开关和切除开关为继电器、接触器或半导体控制开关中的一种。优选的，所述每一个电池的正极与所述冗余电池单元正极之间或每一个电池负极与所述冗余电池单元负极之间还串联有至少一个限流电路，所述串联总线的两端位于冗余电池处还并联连接有总线电压表。优选的，所述主控制器模块包括通信与存储单元以及告警设备。采用本专利技术的技术方案的优点是，本专利技术是一种电池串联放电管理系统及放电控制方法，完全杜绝了单体电池过放电的问题，延长了电池工作寿命，同时也解决了串联电池组中因为某个单体电池发生问题而影响整个电池组的正常工作，最大限度的发挥电池的效用，延长了使用寿命，智能化控制系统确保了系统的安全性，通过对成组锂离子电芯进行高能效、大均衡电流的智能管理，解决电动汽车所使用的锂离子电池组由于电芯容量、内阻、电压平台、和自放电率等性能参数的不一致性所造成的电池组有效容量快速衰减的问题，延长锂电池组的使用寿命，被动均衡BMS加装项目产品后的总价格低于目前主动均衡BMS产品；如果拆除被动均衡模块，或者使用保护板，成本还将进一步降低，满足中、低端车型的成本需求。附图说明图1为本专利技术所述的一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统的结构示意图。图2是本专利技术所述的一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统的连接电路的结构示意图。其中：S1.1、S2.1……Sn.1-第一开关，S1.2、S2.2……Sn.2-第二开关，1n、2n……nn-检测点，X11、X21……Xn1-投入开关，X12、X22……Xn2-切除开关，PC-计算机，V-电压表具体实施方式下面详细说明本专利技术的优选实施方式。一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统，包括开关驱动电路、电池组连接电路、放电管理与控制系统以及智能控制系统，所述电池组连接电路包括依次串联设置的两个以上电池、冗余电池、负载/充电电源以及串联总线，各个电池的正极与负极之间通过串联总线连接，所述各个电池的正极与负极串联线上分别设有第一开关和第二开关，其中第一个电池的正极以及最后一个电池的负极分别直接与负载/充电电源正负极连接，所述各电池串联后正负极分别与冗余电池的正负极连接，所述智能控制系统包括主控制器模块、测量模块以及LCD触摸屏，所述放电管理与控制系统以及主控制器模块与电池组连接电路连接，所述测量模块设于主控制器模块与LCD触摸屏之间，所述测量模块包括模拟部分和数字逻辑部分，模拟部分和数字逻辑部分由光耦隔离，由CPLD实现SPI接口和主控制器通讯，其中主控制器模块采用CortexM3处理器，这样克服现有电池组测试仪模块化程度低、测试精度低、可靠性低的缺点，可以实现对电池组的智能控制。所述放电管理与控制系统包括检测点nn、投入开关Xn1、切除开关Xn2以及计算机PC，所述检测点nn设于各电池的两端，所述投入开关Xn1串联于所述串联总线与第一开关Sn.1之间，所述切除开关Xn2设于串联总线与第二开关Sn.2之间，所述计算机PC分别与各个电池检测点nn、投入开关Xn1和切除开关Xn2连接，所述第一开关Sn.1和第二开关Sn.2均采用可控开关，所述可控开关选自光耦继电器，这样可以实现对开关的控制，使放电管理与控制系统更加可控，所述投入开关Xn1和切除开关Xn2为半导体控制开关，所述每一个电池的正极与所述冗余电池单元正极之间或每一个电池负极与所述冗余电池单元负极之间还串联有至少一个限流电路，防止电路电流过大，所述串联总线的两端位于冗余电池处还并联连接有总线电压表V，实现对电压的控制，所述主控制器模块包括通信与存储单元以及告警设备，实现对数据的控制及报警管理。另外，所述放电管理与控制系统，包括以下步骤：(1)电池投入开关Xn1和电池切除开关Xn2为联动且由计算机PC控制；(2)当所有电池投入开关Xn1闭合，电池切除开关Xn2断开时，各个电池开始放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统，包括开关驱动电路、电池组连接电路、放电管理与控制系统以及智能控制系统，其特征在于，所述电池组连接电路包括依次串联设置的两个以上电池、冗余电池、负载/充电电源以及串联总线，各个电池的正极与负极之间通过串联总线连接，所述各个电池的正极与负极串联线上分别设有第一开关和第二开关，其中第一个电池的正极以及最后一个电池的负极分别直接与负载/充电电源正负极连接，所述各电池串联后正负极分别与冗余电池的正负极连接，所述智能控制系统包括主控制器模块、测量模块以及LCD触摸屏，所述放电管理与控制系统以及主控制器模块与电池组连接电路连接，所述测量模块设于主控制器模块与LCD触摸屏之间。

【技术特征摘要】
1.一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统，包括开关驱动电路、电池组
连接电路、放电管理与控制系统以及智能控制系统，其特征在于，所述电池组连接电路包括
依次串联设置的两个以上电池、冗余电池、负载/充电电源以及串联总线，各个电池的正极
与负极之间通过串联总线连接，所述各个电池的正极与负极串联线上分别设有第一开关和
第二开关，其中第一个电池的正极以及最后一个电池的负极分别直接与负载/充电电源正
负极连接，所述各电池串联后正负极分别与冗余电池的正负极连接，所述智能控制系统包
括主控制器模块、测量模块以及LCD触摸屏，所述放电管理与控制系统以及主控制器模块与
电池组连接电路连接，所述测量模块设于主控制器模块与LCD触摸屏之间。
2.根据权利要求1所述的一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统，其特
征在于，所述测量模块包括模拟部分和数字逻辑部分，模拟部分和数字逻辑部分由光耦隔
离，由CPLD实现SPI接口和主控制器通讯。
3.根据权利要求1所述的一种冗余式主动均衡电池组及其放电管理与控制系统，其特
征在于，所述主控制器模块采用CortexM3处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：田学林，李爱华，郭旭，夏文娟，华荣恺，邱林，姚大庆，王永，
申请(专利权)人：芜湖宏景电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34