一种用于锂电池的电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于锂电池的电池管理系统，包括控制器、标准设定与比较电路、A/D转换器、电池组数据采集与均衡控制模块和电池组；电池组数据采集与均衡控制模块和电池组的数量均为多个，控制器通过CAN总线依次连接一个标准设定与比较电路、一个A/D转换器和多个电池组数据采集与均衡控制模块；每个电池组数据采集与均衡控制模块均包括通过CAN总线分别连接的电压信号采集处理电路、电流信号采集处理电路、电量测量装置、温度信号采集处理电路和电池均衡控制电路。与现有技术相比，本实用新型专利技术便于管理人员实时了解掌握电池系统状态，提高储能系统的工作性能、整体效率，提高了系统的安全性、可靠性，降低了成本。降低了成本。降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂电池的电池管理系统


[0001]本技术涉及电池管理系统领域，尤其是涉及一种用于锂电池的电池管理系统。

技术介绍

[0002]科学技术不断进步，人类的物质生活需求不断提高，能源危机和环境污染越来越成为我们亟待解决的问题。近年来，新能源技术的不断发展，在一定程度上缓解了常规化石燃料的日益枯竭和能量转化过程中造成的环境问题。但是，与此同时，新能源由于在开发、转换和使用过程中受到自然环境和气候条件的限制，具有很大的间歇性、波动性和随机性特点。
[0003]此外，新能源的储存也是一个重难点。现今的储能技术中，大致有机械储能、电磁储能、相变储能以及电化学储能。电化学储能包括：原电池、蓄电池和燃料电池等。其中，以蓄电池为代表的电池储能技术，其储能方式在技术成熟性和使用经济性方面较其他储能方式更具优势，是运用前景最为广泛的储能方式。根据电池材料的不同，蓄电池又可分为铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、钠硫电池和锂离子电池等类型。其中，锂离子电池凭借循环寿命长、质量比能高、工作电流倍率大、自放电率低等一系列突出优点，以及能够满足能量型储能和功率型储能的多工况使用要求，在电池储能领域被广泛运用。
[0004]在锂离子电池储能中，为了便于管理人员实时了解掌握系统状态，需要通过电池管理系统(Battery Management System,BMS)对电池的状态参数(电压、电流、电量、温度等)进行实时地监测管理，用于警示用户和限制系统过度充放电，以减少电池损伤和功能故障。此外，虽然锂离子电池较其他储能电池具有更好的储能优势，但每个锂离子电池单体所能提供的工作电压、电流、容量和输出功率十分有限，难以满足日常生产生活中的储能与供电需求。因此，常常需要把数十甚至上千个锂离子电池单体通过串联和并联的方式连接在一起，形成具有一定规模功率和容量的电池储能系统。随着储能系统的大规模化，其中的各个单体间电量、老化程度、温度、电压、电流等状态的不一致性会对储能系统的工作性能、安全性能以及经济性造成严重影响。而电池管理系统，作为电池储能系统的控制中枢，通过进行实时地电池状态监测、电量均衡以及工作过程控制，能够有效提高储能系统的使用效率，避免造成能源二次损失，同时保证电池工作过程的安全性以及延长电池报废周期。因此，针对新能源储能，进行电池管理系统的研究和开发具有重要的研究意义和市场价值。这将成为未来能源领域发展的必然趋势。

技术实现思路

[0005]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全面监测每个电池的状态、且满足不同规模电池储能系统的管理控制需求用于锂电池的电池管理系统。
[0006]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种用于锂电池的电池管理系统，包括控制器、标准设定与比较电路、A/D转换器、电池组数据采集与均衡控制模块和电池组；
[0008]所述电池组数据采集与均衡控制模块和电池组的数量均为多个，每个所述电池组均连接有一个所述电池组数据采集与均衡控制模块，所述控制器、标准设定与比较电路和A/D转换器的数量均为一个，所述控制器通过CAN总线依次连接所述一个标准设定与比较电路、一个A/D转换器和多个所述电池组数据采集与均衡控制模块；
[0009]每个所述电池组数据采集与均衡控制模块均包括通过所述CAN总线分别连接的电压信号采集处理电路、电流信号采集处理电路、电量测量装置、温度信号采集处理电路和电池均衡控制电路。
[0010]进一步地，所述电池组设有多个锂电池，每个所述锂电池均分别连接所述电压信号采集处理电路、电流信号采集处理电路、电量测量装置、温度信号采集处理电路和电池均衡控制电路。
[0011]进一步地，所述电池管理系统还包括整流器，该整流器的输入端接入电网，输出端分别连接所述电池组中的锂电池，所述整流器的控制端连接所述控制器。
[0012]进一步地，所述电池管理系统还包括PC机，该PC机连接所述控制器。
[0013]进一步地，所述PC机通过USART总线连接所述控制器。
[0014]进一步地，所述控制器为型号为STM32F103的微控制器。
[0015]进一步地，所述标准设定与比较电路包括电压比较器和电流比较器。
[0016]进一步地，所述电压比较器的型号为LM393。
[0017]进一步地，所述电压信号采集处理电路采用Linear的LTC6804
‑
1型电压采集芯片。
[0018]进一步地，所述温度信号采集处理电路的型号为AM2302。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0020](1)本技术电池管理系统通过电池组数据采集与均衡控制模块对电池组的电压、电流、电量、温度等参数进行实时的监测，经过A/D转换后，反馈至标准设定与比较单元，当超出初始设定的标准时，电池均衡控制电路对电池组进行均衡控制，使之达到均衡状态；
[0021]每个电池组均对应有一个电池组数据采集与均衡控制模块，实现“一对多”的电池单体管理模式，并有着电池状态监测、均衡控制和数据通信等功能；
[0022]当被监测电池个数超过一个电池组容纳数量时，电池组监测与均衡模块之间通过总线型连接方式进行逐级扩展，从而满足不同规模电池储能系统的管理控制需求；
[0023]电池组数据采集与均衡控制模块的模块化的设计也简化了电池管理系统的结构，使得锂电池储能的管理更加方便，有效。
[0024](2)本技术电池管理系统便于管理人员实时了解掌握电池系统状态：管理人员通过电池管理系统可以对电池的状态参数(电压、电流、电量、温度)进行实时的监测管理，用于警示用户和限制系统过度充放电，以减少电池损伤和功能故障；
[0025]提高储能系统的工作性能、整体效率：电池管理系统，作为电池储能系统的控制中枢，通过进行实时地电池状态监测、电量均衡以及工作过程控制，能够有效提高储能系统的使用效率，避免造成能源二次损失；
[0026]提高了系统的安全性、可靠性，降低了成本：该电池管理系统实时监测蓄电池中的每一个电池单体，获得其电压值、电流值、电量和温度等，可以及时发现处于异常状态的电
池，通过均衡控制等策略，实现电池组电压、电量等的调节，大大提高了安全性和可靠性，延长电池报废周期，降低了成本。
[0027](3)PC机与控制器间通过USART总线连接，USART通信方式对硬件资源的需求极低、通信可靠性好、协议简洁、灵活性较高，能很好地满足电池管理系统等嵌入式设备的使用需求。
[0028](4)电池组数据采集与均衡控制模块与控制器间的数据传输通过CAN总线完成，CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理；网络内的节点个数(即电池组个数)在理论上不受限制；结构简单，可实现各节点间的自由通信；可靠性高。
附图说明
[0029]图1为本技术电池管理系统整体结构框架图；
[0030]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池的电池管理系统，其特征在于，包括控制器(2)、标准设定与比较电路(3)、A/D转换器(4)、电池组数据采集与均衡控制模块(5)和电池组(6)；所述电池组数据采集与均衡控制模块(5)和电池组(6)的数量均为多个，每个所述电池组(6)均连接有一个所述电池组数据采集与均衡控制模块(5)，所述控制器(2)、标准设定与比较电路(3)和A/D转换器(4)的数量均为一个，所述控制器(2)通过CAN总线依次连接所述一个标准设定与比较电路(3)、一个A/D转换器(4)和多个所述电池组数据采集与均衡控制模块(5)；每个所述电池组数据采集与均衡控制模块(5)均包括通过所述CAN总线分别连接的电压信号采集处理电路(51)、电流信号采集处理电路(52)、电量测量装置(53)、温度信号采集处理电路(54)和电池均衡控制电路(55)。2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述电池组(6)设有多个锂电池，每个所述锂电池均分别连接所述电压信号采集处理电路(51)、电流信号采集处理电路(52)、电量测量装置(53)、温度信号采集处理电路(54)和电池均衡控制电路(55)。3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨濛，刘广军，孙波，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：