一种锂电池组电源管理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种锂电池组电源管理系统，包括在串联的电池组中的每个电池均并联一个转换开关，所述转换开关连接能够监测所述电池是否处于过充、过放、过热状态并发出相应驱动信号的电池组控制单元，其中所述转换开关采用磁保持继电器。现有的电池管理系统都是基于分流原理，并不适合电池单体差异较大的使用条件；当均衡匹配不佳时容易加速电池老化。本实用新型专利技术所提供的一种锂电池组电源管理系统，采用磁保持继电器作为转换开关，具有适应大功率使用环境、可靠性高、成本低廉等优点，能够简化锂电池充放电保护策略，克服电池单体差异大的不利条件，延长电池组使用寿命。

Lithium battery power supply management system

The utility model relates to a lithium battery management system, including every battery in the series battery in parallel are a switch, the switch is connected to the battery monitoring in overcharge and overdischarge, overheating and issued the corresponding drive signal of the battery control unit, wherein the switch with magnetic latching relay. The existing battery management systems are based on the split flow principle, and are not suitable for the condition that the battery monomer varies greatly. When the balance match is poor, the battery aging is easy to be accelerated. The utility model provides a lithium battery management system using magnetic latching relay as a switch, can adapt to the advantages of high power environment, high reliability and low cost, can simplify the lithium battery charge and discharge protection strategy, overcome the unfavorable conditions and cell differences, prolong the service life of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池组电源管理系统
本技术属于锂电池充放电保护
，具体涉及一种锂电池组电源管理系统。
技术介绍
目前，电动汽车以其独特的节能环保的优势引起越来越多的国家的重视，开展了大量的相关研究和开发工作。其中动力锂电池电源以其所具备的体积小、质量轻、能量密度大、无记忆效应、使用寿命长、使用范围广、工作电压高和自放电率低等优点而成为主流电动力源技术。通常地，动力锂电池成组串联使用。电池组充电时若有一个电池充电电压达到设定值(例如4.2V)，即切断充电回路以避免过充电。但由于电池之间存在一致性的问题，导致“木桶效应”的出现，即电池组总电量受某个单体电池限制，充电只能将一个单体电池充满，整个电池组不满，使得电池组放电容量变小。同样，电池组放电时若有单体达到设定值即需切断放电回路以避免过放电，进一步缩小电池组放电容量。为此人们采用一些充放电均衡技术来试图改善这个问题。其中包括采用旁路电阻的被动式均衡、采用补偿电容的主动式均衡、采用主从式电感线圈的主动式均衡等相关技术。目前的均衡技术都是基于分流原理，在不断开电池的工作回路的前提下对于偏离多数区间的单体电池或者进行分流减负，或者进行汇流补充。其存在问题是大功率的分流、汇流效果不易实现，而且当单体电池接近于过充电、过放电时仍需持续工作，一旦均衡控制措施匹配不佳时会加速电池老化；同时也无法简单地用新电池替换旧电池。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的是提供一种锂电池组电源管理系统。该系统能够以较为简单、经济的方式来实现电池单体的过充、过放异常状态的保护，从而改善电池组的使用容量并延长电池组的使用寿命，并且具有高可靠性。为达到以上目的，本技术采用的技术方案是：一种锂电池组电源管理系统，包括在串联的电池组中的每个电池均并联一个转换开关，所述转换开关连接能够监测所述电池是否处于过充、过放、过热状态并发出相应驱动信号的电池组控制单元，其中所述转换开关采用磁保持继电器。进一步，所述电池组串联一个连接所述电池组控制单元的电池组开关，所述电池组开关采用磁保持继电器。进一步，所述转换开关为转换型，采用的所述磁保持继电器包含由一个动触点与两个静触点构成的单刀双掷机械开关，所述单刀双掷机械开关包括常闭和转换两种状态。进一步，所述电池组开关为常开型，采用的所述磁保持继电器包含由一个动触点与一个静触点构成的单刀单掷机械开关，所述单刀单掷机械开关包括常开和闭合两种状态。更进一步，所述磁保持继电器为多线圈的双稳态结构，包含通过磁力保持所述动触点、静触点开合状态的永久磁铁或高剩磁特性衔铁；所述磁保持继电器的所述动触点、静触点间距大于1.3mm。进一步，每个所述磁保持继电器均通过专用的继电器驱动电路连接所述电池组控制单元并获得所述电池组控制单元发出的所述驱动信号。进一步，所述电池组控制单元与上级管理单元连通。更进一步，所述电池组控制单元通过CAN通信总线与上级管理单元连通。本技术的有益效果有以下几点：1.顺应动力锂电池组电源管理进一步精细化的要求，较好地实现了电池单体的过充、过放、过热异常状态的保护，改善了电池组的使用容量并延长电池组的使用寿命；2.电源管理系统以较为简单的方式实现了充放电均衡的目标，同时具备适应大功率使用环境、高可靠性的优点；3.系统实现方案具有控制简单、成本较低的优势，并且可以较好地适应锂电池单体状态差异较大的使用条件。附图说明图1是本技术具体实施方式中所述锂电池组电源管理系统的电路图；图中：1-电池，2-单刀双掷机械开关，3-单刀单掷机械开关，4-转换开关，5-继电器驱动电路，6-电池组控制单元，7-CAN通信总线、8-电池组开关。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。如图1所示，一种锂电池组电源管理系统，包括给串联在电池组中的每一个电池1(的正负极端子)都并联一个由磁保持继电器构成的转换开关4，转换开关4为转换型，所采用的磁保持继电器包含由一个动触点与两个静触点构成的单刀双掷机械开关2，单刀双掷机械开关2包括常闭和转换两种状态(图1中，每个电池都设置有一个单刀双掷机械开关2，电池组中的电池数量为4个，仅为示例)。还包括设置一个与电池组串联的电池组开关8，电池组开关8同样采用磁保持继电器，电池组开关8为常开型，所采用的磁保持继电器包含由一个动触点与一个静触点构成的单刀单掷机械开关3，单刀单掷机械开关3包括常开和闭合两种状态。还包括一个能够监测电池组中的每个电池1以及整个电池组的状态的电池组控制单元6(电池组控制单元6通过连接在每个电池1上的电压探测端以及温度探测端监测电池1的状态，包括电池是否过充、过放、过热等)，转换开关4和电池组开关8的磁保持继电器均通过各自专用的继电器驱动电路5与电池组控制单元6相连，电池组控制单元6能够通过继电器驱动电路5向转换开关4和电池组开关8的磁保持继电器发出相应的驱动信号，来调整转换开关4和电池组开关8的状态，应对电池及电池组所出现的异常状态。当电池组控制单元6检测到某一个电池1处于过充、过放、过热异常状态时可以通过向该电池并联的转换开关4发送驱动信号，控制转换开关4的单刀双掷机械开关2改变连接状态，将出现异常的电池从串联阵列(电池组)中转接出去，从而保护电池的工作安全。当电池组控制单元6检测到电池组处于过流过热等异常状况时可以通过向电池组串联的电池组开关8发送驱动信号，控制电池组开关8改变单刀单掷机械开关3的连接状态，关断电路，从而保护电池组的工作安全。转换开关4和电池组开关8的磁保持继电器为双稳态结构，包含通过磁力保持静触点开合状态的永久磁铁或具有很高剩磁特性的零件制备电磁继电器的衔铁，其触点开合状态平时由永久磁铁或高剩磁特性衔铁所产生的磁力维持；磁保持继电器的动触点、静触点间距大于1.3mm，典型值为1.6mm；闭合时触点压力大于500克力(双稳态结构是指在电磁线圈断电后永久磁铁或衔铁仍能保持线圈通电时位置的结构)。转换开关4的磁保持继电器有两个静触点,一个动触点,有多个线圈,是一种"双稳态继电器"，也可以看成是一个由电流驱动的"单刀双掷开关"；电池组开关8的磁保持继电器有一个静触点,一个动触点,有多个线圈,是一种"双稳态继电器"，也可以看成是一个由电流驱动的"单刀单掷开关"。磁保持继电器的触点间距较小时可以减少动作时间，但容易产生触点电弧。在本实施例中，由于通过的电流较大，磁保持继电器的触点间距应大于1.3mm以抑制触点电弧。电池组控制单元6通过CAN通信总线7与上级管理单元连通，传输与电池组中的电池相关的电压、温度等状态信息。转换开关4和电池组开关8的磁保持继电器的信号驱动电源和电池组控制单元6的直流电源可以由电池组输出端进行DC-DC转换得到，或者来自于外部输入。最后，举例说明本技术所提供的一种锂电池组电源管理系统的实际应用。在电池组充电开始后，所有转换开关4的单刀双掷机械开关2处于常闭状态，电池组开关8的单刀单掷机械开关3处于闭合状态，将电池组中的全部电池1串联起来充电；当某个单体电池充满时，电池组控制单元6监测到该单体电池充满信号的同时，发出一个命令(驱动信号)，使与该单体电池相对应的转换开关4的单刀双掷机械开关2跳转到转换状态，将该充满电的单体电池移出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池组电源管理系统，包括在串联的电池组中的每个电池(1)均并联一个转换开关(4)，所述转换开关(4)连接能够监测所述电池(1)是否处于过充、过放、过热状态并发出相应驱动信号的电池组控制单元(6)，其特征是：所述转换开关(4)采用磁保持继电器；所述电池组串联一个连接所述电池组控制单元(6)的电池组开关(8)，所述电池组开关(8)采用磁保持继电器；所述转换开关(4)为转换型，采用的所述磁保持继电器包含由一个动触点与两个静触点构成的单刀双掷机械开关(2)，所述单刀双掷机械开关(2)包括常闭和转换两种状态；所述电池组开关(8)为常开型，采用的所述磁保持继电器包含由一个动触点与一个静触点构成的单刀单掷机械开关(3)，所述单刀单掷机械开关(3)包括常开和闭合两种状态；所述磁保持继电器为多线圈的双稳态结构，包含通过磁力保持所述动触点、静触点开合状态的永久磁铁或高剩磁特性衔铁；所述磁保持继电器的所述动触点、静触点间距大于1.3mm。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池组电源管理系统，包括在串联的电池组中的每个电池(1)均并联一个转换开关(4)，所述转换开关(4)连接能够监测所述电池(1)是否处于过充、过放、过热状态并发出相应驱动信号的电池组控制单元(6)，其特征是：所述转换开关(4)采用磁保持继电器；所述电池组串联一个连接所述电池组控制单元(6)的电池组开关(8)，所述电池组开关(8)采用磁保持继电器；所述转换开关(4)为转换型，采用的所述磁保持继电器包含由一个动触点与两个静触点构成的单刀双掷机械开关(2)，所述单刀双掷机械开关(2)包括常闭和转换两种状态；所述电池组开关(8)为常开型，采用的所述磁保持继电器包含由一个动触点与一个静触点构成的单刀单掷机械开关(3)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，
申请(专利权)人：刘峰岭，
类型：新型
国别省市：河南,41