以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法及电路技术

本发明专利技术公开了一种以单元管理实现多节串联二次电池组充、放电保护的方法，包括如下步骤：划分电池单元；对电池的电压、温度等进行监测；当电池电压、温度、电流超过安全限值，即采取相应的措施进行保护。本发明专利技术还公开了一种以单元管理实现多节串联二次电池组保护的电路，包括电池状态监测模块、信号耦合器、逻辑控制电路、过载检测器、安全控制器。本发明专利技术以单元管理的方法对串联电池组实现保护。由于各个单元都是相互独立的，保护的效果并不会随串联电池数目的增加而显著变坏，即使是电池组内串联的电池数目较多，也能实现较好地保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二次电池组保护的方法及电路，特别涉及一种以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法及电路。
技术介绍
以电池单体为供电源的电源管理技术已经比较完善，但电池组有区别于二次电池单体的额外特性。鉴于目前设计与制造技术水平，二次电池单体之间的性能差异总是客观的存在。在电池组的整个使用期中，二次电池组中的个体在电压、容量、内阻等方面的差异不但不会趋于消失，反而会趋向变大。以二次电池容量为例，在串联电池组中，一样大小的充、放电电流，容量较大的电池个体总是处于较小倍率电流充电或放电，其容量衰减较缓慢，寿命较长。而容量相对小者的个体总是处于较大倍率电流充电或放电，容量衰减较快、寿命较短，经过多个充、放电周期后，电池组中的各电池在性能参数上差异越来越大，形成正反馈特性。这些差异的加剧容易导致电池组中个别电池过充和过放，一旦个别电池发生过充和过放，该节电池将很快报废。而小容量的电池个体提前失效直接导致电池组寿命缩短。根据木桶原理，通常认为电池组的寿命是各单体电池寿命的最小者。为了解决电池组过充、过放的问题，一般都是通过保护电池组中的单体电池以达到保护电池组的目的。公开号为CN165本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法，包括如下步骤：（１）划分电池单元；（２）为每个电池单元配接一个电池状态监测模块；在电池组充电阶段，电池状态监测模块对电池的电压、温度进行监测；在电池组放电阶段，电池状态监测模块 对电池单元的电压、温度进行监测，产生一组与电池单元充、放电的状态相关的信号；信号Ａ：电池单元内有电池电压达到或大于安全上限值，信号Ａ的逻辑值为真；信号Ｂ：电池单元内有电池电压达到或小于安全下限值，信号Ｂ的逻辑值为真； 信号Ｃ：电池单元的温度达到或大于安全上限值，信号Ｃ的逻辑值为真；信号Ｄ：电池单元...

【技术特征摘要】
1.一种以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法，包括如下步骤(1)划分电池单元；(2)为每个电池单元配接一个电池状态监测模块；在电池组充电阶段，电池状态监测模块对电池的电压、温度进行监测；在电池组放电阶段，电池状态监测模块对电池单元的电压、温度进行监测，产生一组与电池单元充、放电的状态相关的信号信号A电池单元内有电池电压达到或大于安全上限值，信号A的逻辑值为真；信号B电池单元内有电池电压达到或小于安全下限值，信号B的逻辑值为真；信号C电池单元的温度达到或大于安全上限值，信号C的逻辑值为真；信号D电池单元的温度达到或小于安全下限值，信号D的逻辑值为真；对于m个电池单元，m个电池状态监测模块产生的信号分别为A1、A2……Am，B1、B2……Bm，C1、C2……Cm，D1、D2……Dm；(3)每个电池状态监控模块的输出信号通过m个信号耦合器传送至逻辑控制器信号A0的值由逻辑或运算得到，即A0=Σk=1mAk;]]>信号B0的值由逻辑或运算得到，即B0=Σk=1mBk;]]>信号C0的值由逻辑或运算得到，即C0=Σk=1mCk;]]>信号D0的值由逻辑或运算得到，即D0=Σk=1mDk;]]>(4)过载检测器检测过载情况，信号E、F由过载检测器产生并分别输出在充电过程中，过载检测器检测到充电过载，信号E的值为逻辑真；在放电过程中，过载检测器检测到放电过载，信号F的值为逻辑真；(5)在充电过程中当信号A0的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P1，安全控制器断开充电电路直至信号A0逻辑值为假或断开时间为t1秒，t1取值范围为0+～+∞；当信号C0的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P1，安全控制器断开充电电路直至信号C0逻辑值为假或断开时间为t2秒，t2取值范围为0+～+∞；当信号B0的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P2，安全控制器选择小电流充电档，以小电流充电直至信号B0逻辑值为假；当信号D0的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P2，安全控制器选择小电流充电档，以小电流充电直至信号D0逻辑值为假；当信号E的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P1，安全控制器断开充电电路直至信号E逻辑值为假或断开时间为t4秒，t4取值范围为0+～+∞；(6)在放电过程中当信号B0的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P3，安全控制器断开放电电路直至信号B0逻辑值为假或断开时间为t5秒，t5取值范围为0+～+∞；当信号C0的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P3，安全控制器断开放电电路直至信号C0逻辑值为假或断开时间为t6秒，t6取值范围为0+～+∞；信号D0的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P3，安全控制器断开放电电路直至信号D0逻辑值为假或断开时间为t7秒，t7取值范围为0+～+∞；当信号F的逻辑值为真，向安全控制器输出信号P1，安全控制器断开放电电路直至信号F逻辑值为假或断开时间为t8秒，t8取值范围为0+～+∞。2.根据权利要求1所述的以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法，其特征在于所述步骤1中，划分电池单元的方法是按照串连电池的数目Ni(i＝1、2……m)将S节电池经串连形成的二次电池组划分为成m个电池单元，电池单元内串联的数目为N1、N2……Nm，这种划分满足a.电池组内每节电池必须至少属于某个单元；b.单元内的电池的至少有一个电极是与本单元的其它电池的电极相联；c.电池组内任意两个电池单元，各自存在至少一节电池不属于另外一个电池单元；d.0＜Ni≤S(i＝1、2……m)；e.单元的划分并不改变电池组的联接状态。3.根据权利要求1所述的以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法，其特征在于所述步骤2中，对于镍氢、镍镉、铅蓄电池组，电压监测器监测电池单元的端电压。4.根据权利要求1所述的以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法，其特征在于所述步骤2中，对于锂离子电池组，电压监测器监测电池单元内每节电池的电压。5.根据权利要求1所述的以单元管理实现多节串联二次电池组保护的方法，其特征在于所述步骤5中，在电池组充电过程中，电池状态监测模块除了监控电池单元的电压、温度，还监控充电电流，产生信号G电池单元的充电电流小于等于IL时，信号G逻辑值为真；与A0、B0、C0、D...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，
申请(专利权)人：李鹏，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]