无损锂电池均衡管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无损锂电池均衡管理系统及方法。所述无损锂电池均衡管理系统包括至少两个电池模块，每个模块包括一个单体电池，一个均衡电路和一个单片机。所述单片机与所述单体电池及均衡电路连接用于获得单体电池电压和均衡电路的信息以提供相关控制与保护。均衡管理模块连接所述单片机，用于根据所述单片机提供的单体电池电压产生参考信号。每个所述电池模块中的单片机根据所述参考信号，控制所述均衡电路对所述单体电池执行均衡，均衡电路对需要均衡的单体电池进行分流或使其额外放电，以此获得均衡，同时将能量回收利用，提高了系统效率，并且降低功耗。本发明专利技术所公开的电池均衡管理系统和均衡管理方法适用于电池组的各种工作状态，具有结构简单、模块化结构、实用性强、能量回收利用的特点。

Non destructive lithium battery equalization management system and method

The invention discloses a lossless lithium battery equalization management system and method. The lossless lithium battery equalization management system comprises at least two battery modules, each module comprises a single cell, an equalization circuit and a single chip microcomputer. The single chip microcomputer is connected with the single body battery and the equalization circuit for obtaining information of the voltage of the single cell battery and the equalization circuit to provide relevant control and protection. The equalization management module is connected with the singlechip to generate a reference signal according to the voltage of the single battery provided by the singlechip. Each of the battery module in the MCU according to the reference signal, control the equalization circuit performs equalization on the single battery equalization circuit shunt or the additional discharge of single battery should be balanced, in order to obtain the equilibrium, and the energy recovery and utilization, improve system efficiency and reduce power consumption. The invention discloses a battery equalization management system and a balanced management method, which is suitable for various working states of a battery pack, and has the characteristics of simple structure, modularization structure, practicability and energy recycling.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池均衡管理
，特别涉及一种， 尤指一种对多节单体锂电池串并联构成的电池组进行无损均衡管理的系统及方法。
技术介绍
在功率应用场合，单节锂电池通常无法满足用电设备在供电电压与容量等方面的要 求，锂电池通常串并联使用，其内部结构是在多个并联单体电池的基础上再串联。锂电池组 工作过程中，由于电池组中单体电池之间的不一致性，连续的循环充放电将导致电池容量 不均衡，具体表现为某些单体电池容量的急剧衰减。锂电池组的容量由最小容量的电池决 定，因此单体电池容量不均衡将使电池组的使用寿命缩短。锂电池均衡管理技术就是要减 轻甚至消除这种不均衡，延长锂电池组使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提出一种无损锂电池均衡管理系统及方 法，回收利用能量过高单体电池的能量，以此能量进行电池组能量均衡，提高系统的效率。为达到以上目的，本专利技术采用下述技术方案一种无损锂电池均衡管理系统，包括至少两个电池模块，其特征在于每个所述电池 模块包括一个单体电池、一个均衡电路和一个单片机。所述单片机与单体电池及均衡电路 相连，用来获取单体电池和均衡电路的信息以提供驱动控制信号及保护。所述均衡电路在 所述单片机的控制下对所述单体电池执行均衡，同时将需要均衡的单体电池的能量回收利 用。有一个均衡管理模块与所述单片机连接用于获得所有单体电池的电池电压以产生参考 信号。每个所述电池模块中的单片机根据所述参考信号对所述单体电池执行均衡。所述锂电池均衡管理系统的特点是系统中的均衡电路可通过分流或额外补充放 电的方式，对电池组中需要均衡的单体电池能量进行回收利用，提高效率，适用于电池组的 各种工作状态，如充电状态、放电状态或静置状态。如上述充电状态，均衡电路对能量过高的单体电池执行分流，并将此能量回馈给 整个电池组进行充电，而其他单体电池的充电电流不变，以此获得均衡。如上述放电状态，均衡电路使能量过高的单体电池进行额外补充放电，并将此能 量回馈给负载，减少了电池组其他电池的供电电流，以此获得均衡。如上述静置状态，均衡电路使使能量过高的单体电池放电，并将此能量回馈给整 个电池组，使过高的单体能量向整体电池组的能量转移，以此获得均衡。本专利技术所述的锂电池均衡管理系统，所述参考信号指每个电池模块提供的所述所 有单体电池的电压平均值。本专利技术所述的锂电池均衡管理系统，所述均衡管理模块分别接收所述单体电池的 电压，并计算出电压平均值。本专利技术所述的锂电池均衡管理系统，所述单片机接收所述参考信号，并基于所述 参考信号决定单体电池是否需要均衡。本专利技术所述的锂电池均衡管理系统，所述需要执行均衡的单体电池的电池电压与所述参考信号的差值超过预设的阈值。本专利技术所述的电池均衡管理系统，所述管理模块通过通信总线与各所述单片机连接。一种无损锂电池均衡管理方法，应用于上述均衡管理系统，所述均衡管理方法适 用于电池组的各种工作状态，如充电状态、放电状态或静置状态。所述电池均衡管理方法的 操作步骤包括在每个所述电池模块中检测所述单体电池的电池电压；基于所有单体电池 的电池电压计算参考信号；基于参考信号，所述单片机决定需要执行均衡的单体电池和单 片机控制均衡电路执行单体电池的均衡。所述的无损锂电池均衡管理方法中，执行均衡的步骤包括基于所述参考信号驱 动电池均衡电路；利用所述均衡电路对所述单体电池进行分流或使所述单体电池进行额外 的补充放电。所述的无损锂电池均衡管理方法中，所述参考信号指所有单体电池电压的平均值。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点 本专利技术可回收利用能量过高单体电池的能量，并用此能量进行均衡，可提到系统效率。本专利技术具有结构简单、模块化结构、实用性强、能量回收利用的特点。附图说明图1是根据本专利技术的一种锂电池均衡管理系统在充电状态下的结构示意图； 图2是本专利技术均衡电路常用的拓扑结构示意图3是根据本专利技术的一种锂电池均衡管理系统在放电状态下的结构示意图；； 图4是根据本专利技术的一种锂电池均衡管理系统在静置状态下的结构示意图； 图5是根据本专利技术的一个实施例的锂电池均衡管理系统结构示意图 图6是根据本专利技术的一个实施例的锂电池均衡管理方法的流程图。具体实施例方式以下将对本专利技术的一些实施例结合其附图给出详细参考，可以进一步理解本专利技术的目 的、具体结构特征和优点。要注意的是，本专利技术并不仅仅只局限于这些实施方式。本专利技术涵 盖权利要求所定义的专利技术精神和范围内的所有替代物、变体和等同物。本专利技术提供一种无损锂电池均衡管理系统，其最大特点是，无论电池组处于充电、 放电还是静置状态，管理系统中的均衡模块都可通过分流或额外补充放电的方式，对电池 组中需要均衡的单体电池的能量进行回收利用，提高效率。本系统在具有通用均衡功能，提 高电池组充放电寿命、优化电池组工作性能的同时，具有结构简单、模块化结构、实用性强、 能量再生利用的特点。本专利技术提供一种均衡管理方法，适用于电池组工作中的不同状态，如充电状态、放 电状态或静止状态。本专利技术的优选实施例结合附图详述如下 实施例一参考图1，本实施例的无损锂电池均衡管理系统100在充电状态下的结构以下关于系 统100的说明以两个电池模块162、164为例，实际可以包括任何数量的电池模块。系统100包括电池模块162、164，其中每个电池模块162、164分别包括单体电池102、104，均衡电路 112、114及单片机122、124 ；均衡管理模块130 ；母线140 ；充电机150。上述无损锂电池均衡管理系统100中，单片机122与电池102、均衡电路112相连。 单片机102能够以预定的扫描频率周期性的检测电池102的电压。单片机122除了测量电 池102的电压，还能够持续监测电池102的充、放电电流和温度，以提供保护，包括但不限于 过压、过流、短路、高温等安全保护。单片机122同时检测并控制均衡电路112，包括均衡电 路112的开启和关闭，过流保护等。单片机124对电池304、均衡电路114做类似的检测与 控制。上述无损锂电池均衡管理系统100中，通过检测电池102的电压，单片机122 获得电池电压信息。同样单片机124也获得电池104的电压。电池102和104的电 池电压信号通过通信总线被传送到均衡管理模块130。通信总线可以为CAN，UART、 I2C、SPI等本领域的常用总线。均衡管理模块130将接收到的电池电压进行处理并产生一 个参考信号。在系统300中，参考信号设置为电池102和104的电压平均值G。代表平均 电圧办的参考信号则通过通讯总线反馈给单片机122和124。单片机122和IM将单体电池的电压与平均电压G进行比较从而决定哪节电池 需要均衡。在一个实施实例中，单片机122或IM执行的电池均衡方法能够由用户定义预 设阈值ΔΓ。若某个电池的电压与电压平均值4的差值超出预设的阈值u 这个电池所连 接的单片机就会对其执行均衡。例如，充电机150以充电电流k对电池组进行充电。若电池102的电压与参考信 号的差值超过预设阈值AF，电池需要均衡，则单片机122就会发出控制信号启动均衡电路 112对电池102执行均衡。均衡电路112为DC-DC升压变换器，当均衡电路112执行均衡 时，电池102被分本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无损锂电池均衡管理系统，其特征在于：包括至少两个电池模块（１６４、１６２…），每个所述电池模块（１６４）包括一个单体电池（１０４）、一个均衡电路（１１４）和一个单片机（１２４），所述单片机（１２４）与所述单体电池（１０４）及均衡电路（１１４）连接用于获得单体电池（１０４）电压和均衡电路（１１４）的信息，以提供相关控制与保护；所述均衡电路（１１４）与所述单体电池（１０４）连接用于在所述单片机（１２４）控制下对所述单体电池（１０４）进行均衡，同时将需要均衡的单体电池（１０４）的能量回收利用；有一个均衡管理模块（１３０）连接每个电池模块（１６４、１６２…）的单片机（１２４、１２２…），用于根据所述单片机（１２４、１２２…）提供的单体电池（１０４、１０２…）电压产生参考信号；其中每个所述电池模块中的单片机（１２４、１２２…）控制所述均衡电路（１１４、１１２…）根据所述参考信号对所述单体电池（１０４、１０２…）执行均衡，以此获得电池组均衡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵定国，王浩，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31