一种大电流主动均衡的电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大电流主动均衡的电池管理系统，其包括电源、均衡控制模块和电池组；所述电源为所述均衡控制模块提供电能；所述电源通过所述均衡控制模块为所述电池组需要均衡的电池提供均衡电流；所述均衡控制模块包括电流检测模块、电压检测通道切换矩阵模块、电压检测及控制模块、温度检测通道切换矩阵模块、温度检测及控制模块、均衡功率通道切换矩阵模块、通信模块和直流直流变换及控制模块。

【技术实现步骤摘要】
一种大电流主动均衡的电池管理系统
本技术涉及电池管理系统，尤其涉及一种大电流主动均衡的电池管理系统。
技术介绍
为了保证锂电池组的安全、发挥锂电池组的性能，一般在使用锂电池组中都必须配备电池管理系统(BMS)。而BMS除了需要具备防止三过(过压、过流、过温)这个重要功能外，还需要解决单体电池容量和电压不一致的问题，这也就是我们说的BMS的均衡功能。常用方法有两种：被动能量损耗型均衡和主动型能量转移型均衡。被动能量损耗型均衡：指在每串电池上并联一个可控的放电电阻，对超出均衡阈值范围电压的电池进行放电，电能以热的形式耗散掉；这种方式存在的不足是只能对电压高的单体放电。另外，若想实现大电流均衡(如均衡电流超过几安)，所需的散热面积将非常大。而且过多的热释放会对电池的热管理产生较大的不良的影响。主动能量转移型均衡：通过内部集成的高效大电流直流直流模块，把电池组中电压较高的电池的能量转移到电压较低需要均衡的电池上，以弥补电池一致性的的差异性。这种将高能量转移低能量电池的方法称为主动均衡技术。由于锂电池技术的快速发展，以及单体性能和安全性的提升，锂电池的应用领域已经从小容量的消费电子产品向大容量的储能系统和动力电池系统发展。由于电池的容量越来越大，若均衡电池管理电路用于均衡的电流过小，(比如一个100AH电池用100MA的电流做均衡)对电池的一致性的补偿将犹如杯水车薪，根本起不了显著的作用。电压、电流、温度、外部实时调整参数、均衡介入时机点等多条件控制:一般的均衡通常都只会关注电池组中各个并行组各串行组的电压差；并不关心电池现在的处于的曲线的那个位置(或者只有一个位置)、现处充电电流状态、温度等参数。也没法调节均衡介入时机点或进行外部实时参数调整；这显然对于控制电池的三过(过压、过流、过温)、加快充电速度和补偿电池一致性等问题上显然是有不足的。
技术实现思路
为了解决上述的问题，本技术提供了一种大电流主动均衡的电池管理系统。本技术一种大电流主动均衡的电池管理系统包括电源、均衡控制模块和电池组；所述电源为所述均衡控制模块提供电能；所述电源通过所述均衡控制模块为所述电池组需要均衡的电池提供均衡电流；所述均衡控制模块包括电流检测模块、电压检测通道切换矩阵模块、电压检测及控制模块、温度检测通道切换矩阵模块、温度检测及控制模块、均衡功率通道切换矩阵模块、通信模块和直流直流变换及控制模块；所述直流直流变换及控制模块与所述电源、所述电压检测及控制模块、所述电流检测模块、所述均衡功率通道切换矩阵模块、所述温度检测及控制模块和所述通讯模块电气连接；所述电池组与所述电流检测模块、所述电压检测通道切换矩阵模块、所述均衡功率通道切换矩阵模块和所述温度检测通道切换矩阵模块电气连接；所述电压检测通道切换矩阵模块与所述电压检测及控制模块电气连接；所述温度检测通道切换矩阵模块和温度检测及控制模块电气连接。优选地，所述电压检测通道切换矩阵模块用于切换所述电池组中不同的各并行组或各串行组电池电压的检测通道，并获取相应的电压的模拟量。优选地，所述电流检测模块监控所述电池组原有的充电电流和均衡电流，并把电流的模拟信号通过耦合、隔离、放大及数模转换的手段，转换成数字信号提供给所述直流直流变换及控制模块，用于控制所述均衡控制模块输出到所述电池组的均衡功率。优选地，所述电压检测通道切换矩阵模块用于切换所述电池组中不同的各并行组电池电压的检测通道，并获取相应的电压的模拟量。优选地，所述均衡功率通道切换矩阵模块用于切换所述电池组中不同的各并行组或各串行组电池的功率通道；并为该并行组电池提供需要的均衡电流。优选地，所述直流直流变换及控制模块通过获取所述均衡控制模块里各个其它子模块的电压、电流、温度、均衡接入点和外部通信参数，通过多权联合控制逻辑，包括电池所在充电曲线位置、均衡阈值、温度参数、均衡接入点和外部实时控制参数，以控制所述均衡控制模块输出到所述电池组的均衡功率。优选地，所述直流直流变换及控制模块的功率转换部分为全数字直流直流变换电源，其单路最大均衡电流在6A以上。优选地，所述电源由充电机或电池组本身提供；所述电池组由各个单体电池并联或者串联而成的电池组合。实施本技术一种大电流主动均衡的电池管理系统，具有以下有益的技术效果：本技术一种大电流主动均衡的电池管理系统通过均衡控制模块中各种子模块对电源和电池组的控制和调节，具有以下优点：(1)通过电池组中各个并行组或各串行组的电压，判断电池所处充电曲线的位置，提供恒流、恒压、或者脉冲电流均衡三种均衡方案。除了能防止电池出现三过(过压、过流、过温)等问题，还能在充电曲线最后端加快充均衡速度。(2)通过检测电池组中电流，调控相应并行组或串行组的均衡电流。以保证电池的总充电电流(均衡电流+原有充电电流)，不会超过各电池最大充电电流。(3)根据各种不同的电池(三元/钛酸锂/磷酸铁锂等)，通过温控检测通道切换矩阵模块检测一维或者多维排列中电池的温度(电池组每一级电池有可能是由多个电池并接而成)。以此作为调整均衡电流的权重指标，调整均衡电流或者关闭均衡电流。(4)可通过调整均衡接入点(电压)，提前或者推后电池充电曲线上均衡触发的位置。(5)可通过外部通信实时参数设定的设定，实时调节均衡电流的大小或关闭均衡电流。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一种大电流主动均衡的电池管理系统的结构示意图。图中：11，电源；12，均衡控制模块；121，电流检测模块；122，电压检测通道切换矩阵模块；123，电压检测及控制模块；124，温度检测通道切换矩阵模块；125，温度检测及控制模块；126，均衡功率通道切换矩阵模块；127，通信模块；128，直流直流变换及控制模块；13，电池组。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，本技术一种大电流主动均衡的电池管理系统包括电源11、均衡控制模块12和电池组13；所述电源11为所述均衡控制模块12提供电能，其由充电机或电池组本身提供；所述电源11通过所述均衡控制模块12为所述电池组13需要均衡的电池提供均衡电流；所述均衡控制模块12通过采集并计算所述电源11与所述电池组13的电压、电流、温度、均衡接入点和外部通信实时参数的参数,并把所述电源11的能量转换成所述电池组13中适合电池均衡的电池所需能量。所述均衡控制模块12包括电流检测模块121、电压检测通道切换矩阵模块122、电压检测及控制模块123、温度检测通道切换矩阵模块124、温度检测及控制模块125、均衡功率通道切换矩阵模块126、通信模块127和直流直流变换及控制模块128。所述直流直流变换及控制模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大电流主动均衡的电池管理系统，其特征在于：其包括电源、均衡控制模块和电池组；所述电源为所述均衡控制模块提供电能；所述电源通过所述均衡控制模块为所述电池组需要均衡的电池提供均衡电流；所述均衡控制模块包括电流检测模块、电压检测通道切换矩阵模块、电压检测及控制模块、温度检测通道切换矩阵模块、温度检测及控制模块、均衡功率通道切换矩阵模块、通信模块和直流直流变换及控制模块；所述直流直流变换及控制模块与所述电源、所述电压检测及控制模块、所述电流检测模块、所述均衡功率通道切换矩阵模块、所述温度检测及控制模块和所述通讯模块电气连接；所述电池组与所述电流检测模块、所述电压检测通道切换矩阵模块、所述均衡功率通道切换矩阵模块和所述温度检测通道切换矩阵模块电气连接；所述电压检测通道切换矩阵模块与所述电压检测及控制模块电气连接；所述温度检测通道切换矩阵模块和温度检测及控制模块电气连接。

【技术特征摘要】
1.一种大电流主动均衡的电池管理系统，其特征在于：其包括电源、均衡控制模块和电池组；所述电源为所述均衡控制模块提供电能；所述电源通过所述均衡控制模块为所述电池组需要均衡的电池提供均衡电流；所述均衡控制模块包括电流检测模块、电压检测通道切换矩阵模块、电压检测及控制模块、温度检测通道切换矩阵模块、温度检测及控制模块、均衡功率通道切换矩阵模块、通信模块和直流直流变换及控制模块；所述直流直流变换及控制模块与所述电源、所述电压检测及控制模块、所述电流检测模块、所述均衡功率通道切换矩阵模块、所述温度检测及控制模块和所述通讯模块电气连接；所述电池组与所述电流检测模块、所述电压检测通道切换矩阵模块、所述均衡功率通道切换矩阵模块和所述温度检测通道切换矩阵模块电气连接；所述电压检测通道切换矩阵模块与所述电压检测及控制模块电气连接；所述温度检测通道切换矩阵模块和温度检测及控制模块电气连接。2.如权利要求1所述的一种大电流主动均衡的电池管理系统，其特征在于：所述电压检测通道切换矩阵模块用于切换所述电池组中不同的各并行组或各串行组电池电压的检测通道，并获取相应的电压的模拟量。3.如权利要求1所述的一种大电流主动均衡的电池管理系统，其特征在于：所述电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：文灿良，
申请(专利权)人：深圳市华荧技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44