[發明專利]電池管理系統及采用該系統進行電池充電模式控制的方法

無效

• 申請號: 201110395189.5
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102522788A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 黃仁治;劉志堅
• 申請（專利權）人: 蘇州冠碩新能源有限公司;冠碩新能源(香港)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術領域

本發明涉及串聯電池組充電技術，尤其涉及一種用于管理電池組中的電池充電狀態的電池管理系統及采用該系統進行電池充電模式控制的方法。

背景技術

電池管理系統負責管理電池、電池組之電量計算、控制、保護，各電池或電池組間的電量平衡、各種電性檢測、以及系統內外的訊號通訊。一般而言，只要是使用到電池的產品，都需要搭配電池管理系統來控制，尤其是使用電池串聯數目越高的電池組，越需要復雜的電池管理功能。以交通工具而言，串數由少到多可分為電動自行車、電動摩托車、電動高爾夫球車、電動汽車等層次。串聯數目越高，代表所需伏特數越高。

電池管理系統通常包括電壓、溫度、電流等訊號偵測、各電池或電池組間的平衡控制等各種技術與相應的電子電路及軟硬體。針對串聯電池的電壓檢測，可用掃描式，即在一區段時間內分別依序偵測各電池的電壓，并透過放大器與A/D轉換器將訊號提供給微處理器。針對串聯電池的電池平衡，分為主動式平衡與被動式平衡兩種：主動式平衡是使用能量轉移的方式，將電池組或單顆電池中多余的電量轉移到電量不足的電池，從而在充電、靜止或放電時均可平衡；被動式平衡是使用能量耗散的方式，將各電池中多余的電量以電阻方式耗散成熱，并且僅在充電時可以平衡。該種被動式平衡可參考于2011年3月16日公開的中國發明專利申請第CN?101986508?A號，該專利申請公開了一種電池均衡裝置，該電池均衡裝置采用在電池組旁安裝一電阻，以便在某電池充電量快于其他電池時，將該電池的充電電流旁路到該電阻上，以阻止該電池充電，并將其充電電能轉換成熱能耗散出去。

一般電動自行車與電動摩托車的電池管理系統，由于成本考慮，大多采用被動式平衡的電池管理系統來平衡各電池的電量，同時又必須周期性地采集各電池的電壓、電流、溫度等參數。但是由于被動式平衡的電池管理系統與外部的充電器之間往往沒有通訊，從而在使用被動式平衡時，該種電池管理系統仍然無法做到很好的電量控制以平衡各電池的電量。例如，以已經分別充至5Ahr跟8Ahr的電池來比較，如果需要平衡，就必須在充電時開始以電阻耗散8Ahr電池的電量，但是往往用被動式平衡無法將電完全耗散掉。因此8Ahr的電池或多或少還是會充到電，從而無法真正達成電池的平衡，且容易導致電池的損壞。

因此，有必要提供一種新的電池管理系統及采用該系統進行電池充電模式控制的方法以克服上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可準確地平衡電池組中各電池充電量的電池管理系統。

本發明的另一目的在于一種采用該電池管理系統進行電池充電模式控制的方法。

相應地，一種電池管理系統，包括微控制器、具有若干個串聯電池的串聯電池組、對電池充電電量進行平衡的平衡控制模組、對電池電壓進行檢測的電壓檢測模組、及進行普通的大電流充電控制的普通充電關斷單元，所述電池管理系統還包括一與普通充電模式相轉換、并以涓流充電模式進行充電控制的涓流充電模塊，該涓流充電模塊的充電電流可在平衡控制模組開啟時被完全耗散掉。

作為本發明的進一步改進，所述微控制器根據電壓檢測模組檢測到的電池的最大電壓大于或者等于保護電壓時進行控制普通充電單元及涓流充電模塊的充電模式轉換。

作為本發明的進一步改進，所述涓流充電模塊包括場效應管及兩個三極管，所述兩個三極管包括一個PNP型三極管和一個NPN型三極管。

作為本發明的進一步改進，所述平衡控制模組包括若干分別對每顆電池以電阻耗散多余電量的方式進行被動式平衡的被動平衡子模塊。

作為本發明的進一步改進，所述電池管理系統還包括一個放電關斷單元。

作為本發明的進一步改進，采用所述的電池管理系統進行電池充電模式控制的方法，包括如下步驟：

首先，開啟普通充電模式，微控制器通過電壓檢測模塊將各電池的電壓讀入并進行比較；

其次，在微控制器讀入的電池電壓中最大電壓與最小電壓之差大于或等于一第一電壓閾值時，對具有最大電壓的電池開啟平衡；

再次，在普通充電模式下微控制器讀入的電壓中最大電壓大于或者等于保護電壓時，將充電模式切換到涓流充電模式；

最后，在微控制器讀入的電壓中最小電壓大于或等于上述保護電壓時切斷充電。

作為本發明的進一步改進，在開啟平衡前還包括如下步驟：對微控制器讀入的電池電壓中大于或等于一第二電壓閾值的電池設置允許平衡。