大型充电电源系统的电池均衡维护仪技术方案

一种电池均衡维护仪，使用在带电池模块管理板的电池组上，其中在每根电芯与电池模块管理板的回路上，分支出一路连接到一连接插座上，该连接插座的插头连接到电池均衡维护仪主机上；主机内设有电池均衡仪主芯片，该芯片分别连接各电芯的正负极，同时为每个电芯设有一套并联的自动放电回路；自动放电回路由一个自动控制部分和一电阻串联而成，自动控制部分连接到电池均衡维护仪主芯片。本实用新型专利技术电池均衡维护仪与电池均衡维护方法，有效的解决了大功率锂电池的维护问题，维护时间短，只需１０小时；操作简单、安全可靠，维护效果好，整个电池中的各电芯在充电末端的荷电量差别控制在１％以内，整个电池的荷电量达到９９％；降低了电池维护的费用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大型可充电池维护技术，特别涉及一种大型充电电源系统的电池 均衡维护仪。
技术介绍
锂电池电源系统是用途极为广泛的高效环保的电源，它一般会根据负载及容量的 要求差异采取一定的串并联组合成电池组使用，通过串联提高电压，通过并联提高容量。因 为是很多电池在一起的串并联，而不同的电池单体之间或多或少的在一致性方面有所差 异，因为电池本身自放电差异及外部环境不同所导致的不同的电池之间的荷电量在使用过 程中会产生一定的的差异，这种变化所导致的一致性差异会导致整个电源系统在使用过程 中可用容量的下降，针对这种情况，需要定期对电池之间的这种容量差异进行均衡，目前针 对这种差异的维护通常是将电池模块打开，对每一组电池进行维护，这种方法时间长，目前 市场上对大型电源系统的维护一次的时间通常在3天至一个星期的时间，效率低，耗费人 力资源多。
技术实现思路
为解决上述大功率锂电池的维护问题，本技术提供一种大型充电电源系统的 电池均衡维护仪。本技术电池均衡维护仪，使用在带电池模块管理板的锂电池模块上，其中在 每根电芯与电池模块管理板的回路上，分支出一路连接到以连接插座上，按每个电芯正负 极的顺序排列，该连接插座的插头连接到外部的电池均衡维护仪主机上。所述电池均衡维护仪内设有电池均衡仪主芯片，该芯片分别连接各电芯的正负 极，同时为每个电芯设有一套并联的自动放电回路。所述自动放电回路由一个自动控制部分和一电阻串联而成，自动控制部分连接到 电池均衡维护仪主芯片。所述自动控制部分为一微型继电器。本技术电池均衡维护仪与电池均衡维护方法，有效的解决了大功率锂电池的 维护问题，维护时间短，只需10小时；操作简单、安全可靠，维护效果好，整个电池中的各电 芯在充电末端的荷电量差别控制在1 %以内，整个电池的荷电量达到99 % ；降低了电池维护 的费用。附图说明图1是本技术大型充电电源系统的电池均衡维护仪的示意框图；图2是自动放电部分示意框图；图3是电池均衡维护仪的使用示意框图。具体实施方式下面结合实施例对本技术电池均衡维护仪与电池均衡维护方法作详尽的说 明。图1是本技术大型充电电源系统的电池衡维护仪的示意框图；图2是自动放 电部分示意框图；图3是电池均衡仪的使用示意框图。本技术电池均衡维护仪的核心是从每组电池正负极间引出的内部每组电芯 的正负极通过一个三通方式的接插件(主要功能是将一路信号分成两路，类似水流管路中 的三通)分成两路，一路直接接到电池模块的管理板(又称BMU，电池管理系统中的模块管 理部分)，另一路接到电池模块外壳所安装的航空插座上(见图3)，这样，维护系统与电池 管理系统本身不会产生不良影响。在电源系统正常使用过程中，此航空插座密封起来(防 尘放水)，电源系统维护时，在电源系统整体涓流充电的同时，打开该航空插座并接上外部 的电池均衡维护仪，该电池均衡维护仪会对电压值较高(电池均衡维护仪本身有检测电压 的功能，并对检测到的电压进行比较，以获取最大电压)的电池进行旁路(见图1、图2)，这 样会减小甚至逐步消除不同电池组之间的不均衡性，最终使得所有电芯之间的荷电量差别 控制在1 %以内，使得单组电池的荷电量都接近于99 %，从而使电源系统中的各单组电池 的均一性更好。本技术电池均衡仪的工作过程如下1)通过连接插头插座连接电池模块和电池均衡维护仪；2)使电池模块处于充电状态；3)在到达涓流充电状态时，电池均衡维护仪检测每一个电芯的电压；4)发现某一电芯的电压达到标定之后，电池均衡仪主芯片向并联在该电芯上的自 动放电回路发出信号，自动放电回路开始工作，该电信进入缓放电过程；5)当该电芯电压低于标定值后，关闭自动放电回路，该电芯重新进入充电状态；6)通过反复检测各电芯电压值，不断地调整每个电芯的充电放电状态，使整个电 池中的各电芯在充电末端的荷电量差别控制在1 %以内，整个电池的荷电量达到99 %。这种电池均衡维护仪，在不打开电池模块，不拆卸电池的情况下，使用外部的电池 均衡维护仪对电动车上的电池进行维护，维护过程需在充电过程中进行(因为充电状态下 电池的荷电量差异更容易在电压上体现出来)，外接的电池均衡维护仪是可以承载较大均 衡旁路电流，同时对单体电池进行检测，首先将每个电池模块的维护航空插座(用其它防 水防尘插座也可以)打开，在电池模块的航空插座接口都接上电池电池均衡维护仪(因为 只是电池维护时使用，所以设计上不受空间尺寸限制，对防水及散热级别要求也不高，所以 其均衡放电电流可以做到很大，主要是对电池电压进行检测，并对电压比较高的电池进行 放电，以达到电池一致性更好的目的)，最开始对整个电源系统进行恒流充电，充电的同时， 当有单体电池A电压达到3. 6V以后，整个系统改成0. 02C涓流充电，此时该组电池所对应 的旁路电阻开启(见图2)，将对此电池充电的电流旁路掉(通过继电器吸合来接通旁路 电阻)，旁路电流为0. 02C，当旁路均衡功能开启以后，A电池的电压会有所下降，当电压低 于3. 55V时，旁路均衡电路断开，A电流重新进入涓流充电阶段，这样保证该组电池的电压 始终在3. 55V 3. 60V左右。当有电池B电压也达到3. 60V时，B电池对应旁路均衡电路 开启，B电池执行与A电池一样的动作步骤。以此类推，等到每一节单体电池的电压都达到3. 55V 3. 60V之间时，该电池模块的均衡维护完成。通常情况下，按照电池组之间的荷电 量差异不超过整容量的20%的情况，这种维护所需时间从第一个电池电压达到3. 6V到维 护结束不超过10个小时(20%容量差异，0.02C电流均衡，20%除以0.02 = 10)。每个自动控制部分采用一个小型继电器，依靠小型继电器的吸合与断开来控制旁 路电阻的接通与断开；当然也可以采用其它的反应速度快、电流较大的固态继电器之类。本专利重点强调的是这种大型充电电源系统的电池均衡维护技术的方式及方法， 对于以上电压及电流数值稍作修改的方法，仍在本专利的保护范围之内。1.本技术操作方便，安全可靠，节省人力物力。2.本技术使得维护费用大幅降低，维护时间大大缩短，目前市场上对大型电 源系统的维护一次的时间通常在3天至一个星期的时间，本技术对电源系统维护一次 的时间只需要一个晚上的时间，不影响电动汽车及大型充电电动工具的第二天的使用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池均衡维护仪，使用在带电池模块管理板的锂电池模块上，其特征在于：在每根电芯与电池模块管理板的回路上，分支出一路连接到一连接插座上，按每个电芯正负极的顺序排列，该连接插座的插头连接到外部的电池均衡维护仪主机上。

【技术特征摘要】
一种电池均衡维护仪，使用在带电池模块管理板的锂电池模块上，其特征在于在每根电芯与电池模块管理板的回路上，分支出一路连接到一连接插座上，按每个电芯正负极的顺序排列，该连接插座的插头连接到外部的电池均衡维护仪主机上。2.根据权利要求1所述的电池均衡维护仪，其特征在于所述电池均衡维护仪内设有 电池均衡仪主芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：程迪，郭玉凯，
申请(专利权)人：河南科隆集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]