一种锂电池管理系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种锂电池管理系统及其控制方法，该系统包括：充放电限流电路，包括放电主开关、充电主开关、储能电感、放电辅助开关、充电辅助开关、第一滤波电容和第二滤波电容，放电主开关与充电主开关串接于锂电池组的第一电极端口，储能电感串接于放电主开关与充电主开关之间，第一滤波电容和放电辅助开关串联且与放电主开关并联，第二滤波电容和充电辅助开关串联且与充电主开关并联，放电辅助开关和充电辅助开关与公共连接点连接，公共连接点与锂电池组的第二电极端口连接；信号采集单元；控制单元，与信号采集单元、放电主开关、充电主开关、放电辅助开关和充电辅助开关信号连接。该系统能够在锂电池组状态异常时，使锂电池系统正常工作。统正常工作。统正常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池管理系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电池设备
，特别涉及一种锂电池管理系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，锂电池在使用过程中，如果出现过充电或过放电，会影响电池的使用寿命，严重的情况下，会导致电池起火爆炸等严重的安全事故。因此，锂电池在使用时，通常会搭载电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称BMS)，智能化管理及维护各个电池单元，从而实现如下功能：(1)电池端电压的测量；(2)单体电池间的能量均衡，即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态；(3)电池组总电压测量；(4)电池组总电流测量；(5)SOC计算，即准确估测动力电池组的荷电状态(State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，(6)动态监测动力电池组的工作状态，即在电池充放电过程中，实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包的总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。
[0003]典型的BMS系统，如图1所示，主要包括单体电压采集电路、温度采集电路、单体电池均衡电路、电池组电压采集电路、电池系统端电压采集电路和充放电电流采集电路，主控单元，以及放电开关Q1和充电开关Q2。基本运行逻辑是：当检测到单体电池电压、温度异常，或者检测到电池端电压、充放电电流或者主控单元计算的SOC超出预设值时，控制充电开关或者放电开关断开，停止锂电池继续充电或者放电，以保护锂电池避免出现过充电或者过放电，或者异常条件下充电或者放电。传统的BMS使用一对儿充放电开关来断开锂电池，因此，任何异常条件下，只能将锂电池断开。但是，在一些特殊应用条件下，比如N+1冗余并联的锂电池系统，设计的初衷是当其中任何一个锂电池发生故障退出，都不影响整个系统的功能。但是如果采用传统的锂电池管理系统，当其中一个发生过电流放电，主控单元控制放电管断开，锂电池从系统中断开，此时会导致其它并联的电池系统发生过流，最终导致连锁反应，并联系统的所有锂电池系统全部会退出系统，完全失去了N+1冗余的设计意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种锂电池管理系统及其控制方法，上述锂电池管理系统能够在锂电池组状态异常时，实现限流，能够在不直接将锂电池组从锂电池系统中隔离开来的情况下，使锂电池系统正常工作。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种锂电池管理系统，包括：
[0007]充放电限流电路，包括放电主开关、充电主开关、储能电感、放电辅助开关、充电辅助开关、第一滤波电容以及第二滤波电容，其中，所述放电主开关与所述充电主开关串接于锂电池组的第一电极端口与锂电池系统的第一电极端口之间，所述放电主开关与所述充电主开关上分别并联有二极管，所述储能电感串接于所述放电主开关与所述充电主开关之
间，所述第一滤波电容和所述放电辅助开关串联连接且二者与所述放电主开关并联连接，所述第二滤波电容和所述充电辅助开关串联连接且二者与所述充电主开关并联连接，所述放电辅助开关与所述第一滤波电容的连接点和所述充电辅助开关与所述第二滤波电容的连接点均与公共连接点连接，所述公共连接点与锂电池组的第二电极端口连接；
[0008]信号采集单元，包括温度采集电路、单体电压采集电路、电池组电压采集电路、电池系统端电压采集电路和充放电电流采集电路；
[0009]控制单元，与所述信号采集单元、放电主开关控制端、充电主开关控制端、放电辅助开关控制端以及充电辅助开关控制端信号连接，用于：
[0010]获取信号采集单元采集的状态信息；
[0011]根据状态信息控制放电主开关、充电主开关、放电辅助开关以及充电辅助开关的状态。
[0012]上述专利技术实施例提供的锂电池管理系统中，包括充放电限流电路、信号采集单元以及控制单元，充放电限流电路中第一滤波电容、放电辅助开关以及储能电感可以组成第一斩波电路，第二滤波电容和充电辅助开关以及储能电感组成第二斩波电路，而当信号采集单元检测到锂电池组在充电或放电的过程中状态异常时，控制单元可以通过控制放电主开关、充电主开关、放电辅助开关以及充电辅助开关的动作形成第一斩波电路或第二斩波电路，以实现限流的效果，能够在不直接将锂电池组从锂电池系统中隔离开来的情况下，使锂电池系统正常工作。
[0013]可选地，所述控制单元用于：
[0014]当放电电流小于预设第一限流阈值时，控制所述放电主开关和充电主开关开通、放电辅助开关和充电辅助开关关断；
[0015]当放电电流大于第二限流阀值时，控制所述放电主开关与放电辅助开关交替互补开通和关断、所述充电主开关开通、充电辅助开关关断。
[0016]可选地，所述控制单元用于：
[0017]当充电电流小于第三限流阀值时，控制所述充电主开关和放电主开关开通、所述放电辅助开关和充电辅助开关关断；
[0018]当充电电流大于第四限流阀值时，控制所述充电主开关和充电辅助开关交替互补开通和关断、所述放电主开关开通、放电辅助开关关断。
[0019]可选地，所述控制单元用于：
[0020]根据第一预设条件调节所述第一限流阀值、第二限流阀值、第三限流阀值和第四限流阀值的数值变化，所述第一预设条件为锂电池组的温度值或者锂电池组的电压值。
[0021]可选地，所述控制单元用于：
[0022]根据第二预设条件，控制所述放电主开关开通、所述放电辅助开关关断、所述充电主开关和充电辅助开关交替开通和关断。
[0023]可选地，所述控制单元用于：
[0024]根据第三预设条件，控制所述放电主开关和充电辅助开关同步开通和关断，所述充电主开关和放电辅助开关同步开通和关断，放电主开关和充电主开关交替开通和关断。
[0025]可选地，还包括串接于所述公共连接点与所述锂电池组的第二电极端口之间的保护电路，所述保护电路包括反接保护开关，所述控制单元用于：
[0026]当锂电池组两个端口的电压极性和锂电池系统两个端口的电压极性与预设极性相同时，控制所述反接保护开关闭合；若否，控制所述反接保护开关断开。
[0027]可选地，所述保护电路还包括预充冲击电流限制电阻、防反接预充阻断二极管以及短路保护保险，所述预充冲击电流限制电阻与所述防反接预充阻断二极管串联连接且二者与所述反接保护开关并联连接，所述短路保护保险串接于所述反接保护开关与锂电池组第二电极端口之间。
[0028]可选地，包括多个所述充放电限流电路，各个所述充放电限流电路并联连接，各个所述充放电限流电路的公共连接点与所述保护电路连接。
[0029]基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种锂电池管理系统的控制方法，应用于上述任意技术方案中的锂电池管理系统，包括：
[0030]获取信号采集单元采集的状态信息；
[0031]根据状态信息控制放电主开关、充电主开关、放电辅助开关以及充电辅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池管理系统，其特征在于，包括：充放电限流电路，包括放电主开关、充电主开关、储能电感、放电辅助开关、充电辅助开关、第一滤波电容以及第二滤波电容，其中，所述放电主开关与所述充电主开关串接于锂电池组的第一电极端口与锂电池系统的第一电极端口之间，所述放电主开关与所述充电主开关上分别并联有二极管，所述储能电感串接于所述放电主开关与所述充电主开关之间，所述第一滤波电容和所述放电辅助开关串联连接且二者与所述放电主开关并联连接，所述第二滤波电容和所述充电辅助开关串联连接且二者与所述充电主开关并联连接，所述放电辅助开关与所述第一滤波电容的连接点和所述充电辅助开关与所述第二滤波电容的连接点均与公共连接点连接，所述公共连接点与锂电池组的第二电极端口连接；信号采集单元，包括温度采集电路、单体电压采集电路、电池组电压采集电路、电池系统端电压采集电路和充放电电流采集电路；控制单元，与所述信号采集单元、放电主开关控制端、充电主开关控制端、放电辅助开关控制端以及充电辅助开关控制端信号连接，用于：获取信号采集单元采集的状态信息；根据状态信息控制放电主开关、充电主开关、放电辅助开关以及充电辅助开关的状态。2.如权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于，所述控制单元用于：当放电电流小于预设第一限流阈值时，控制所述放电主开关和充电主开关开通、放电辅助开关和充电辅助开关关断；当放电电流大于第二限流阀值时，控制所述放电主开关与放电辅助开关交替互补开通和关断、所述充电主开关开通、充电辅助开关关断。3.如权利要求2所述的锂电池管理系统，其特征在于，所述控制单元用于：当充电电流小于第三限流阀值时，控制所述充电主开关和放电主开关开通、所述放电辅助开关和充电辅助开关关断；当充电电流大于第四限流阀值时，控制所述充电主开关和充电辅助开关交替互补开通和关断、所述放电主开关开通、放电辅助开关关断。4.如权利要求3所述的锂电池管理系统，其特征在于，所述控制单元用于：根据第一预设条件调节所述第一限流阀值、第二限流阀值、第三限流阀值和第四限流阀值的数值变化，所述第一预设条件为锂电池组的温度值或者锂电池组的电压值。5.如权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于，所述控制单元用于：根据第二预设条件，控制所述放电主开关开通、所述放电辅助开关关断、所述充电主开关和充电辅助开关交替开通和关断。6.如权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于，所述控制单元用于：根据第三预设条件，控制所述放电主开关和充电辅助开关同步开通和关断，所述充电主开关和放电辅助开关同步开通和关断，放电主开关和充电主开关交替开通和关断。7.如权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于，还包括串接于所述公共连接点与所述锂电池组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石伟，刘中伟，肖正虎，杜文平，周敦平，
申请(专利权)人：西安图为电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：