[發明專利]一種后備式鋰離子電池組管理方法及其管理系統

有效

• 申請號: 201110445810.4
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102496991A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 張鵬
• 申請（專利權）人: 南京雙登科技發展研究院有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

?本發明涉及鋰電池管理方法及電池管理系統，尤其涉及一種作為后備式電源應用的儲能型鋰離子電池組管理方法和使用該方法的電池管理系統。

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背景技術

作為后備能量供應器，在諸如UPS等各類供電電源領域使用電池組是公知的，尤其是鉛酸電池組已極其廣泛深入地應用在各行各業，而鋰離子電池因為其輸入輸出功率大、工作溫度范圍寬、無記憶效應、免維護、長壽命以及真正的綠色環保等特點,已經成為替代鎳鎘、鎳氫、鉛酸等二次電池的主角。

在傳統的帶有后備電池組的供電電源系統中，主要是針對鉛酸電池組進行管理，其管理方法已相當成熟并近于標準化、模式化，其基本步驟如下：

實時監測電池組的電壓、電流和溫度；

正常備電待機時，電池組始終工作于浮充狀態；

電池組后備放電時，當電壓低于下電保護值切斷放電；

電池組經深度放電后，為三段式充電管理模式：恒流均充、恒壓限流充、浮充；

根據電池組溫度，對均充電壓、浮充電壓進行修正補償；

可以根據電池特點預置下電保護電壓、均充電壓、浮充電壓、恒流點、限流點等管理參數。

應用上述鉛酸電池組管理方法的電池管理系統，通常不是集成在鉛酸電池組中，而是作為主電源系統監控電路中的一部分。由于鋰離子電池與鉛酸電池是兩種完全不同的電化學體系，應用特性存在很大的差異，因此采用上述管理方法并不能夠最優化使用鋰離子電池，也就是說鋰離子電池組作為后備式電池組應用，不適宜直接接入到使用鉛酸電池管理模式的主電源系統中。

針對鋰離子電池組的應用管理，其與鉛酸電池的最大不同在于，現有的鋰離子電池技術還不足以支持其長期處于浮充狀態，這主要是由于較長時間的過充電會導致鋰離子電池的不可逆失效以及難以預料的安全隱患。因此，需要在電源供電回路中增加充電開關，以便在充電末期終止對電池組的充電。由此，也就使得對后備式鋰離子電池組的充電管理要比鉛酸電池復雜很多，一方面要求能夠保證鋰離子電池組的每一節單體電池全部充滿電，另一方面要求在較長時間的儲能備電期間能夠及時補充電。

在各種諸如電動工具、電動自行車以及電動汽車等領域的鋰離子電池應用中，通常都需要配置相應的電池管理系統是公知的。不同領域的具體應用中，對鋰離子電池組進行管理的方法也是不盡相同的，這取決于不同應用中電池組的具體使用工況。雖然，各種鋰離子電池管理系統所實現功能無外乎過充電保護、過放電保護、過電流保護、過溫度保護以及短路保護等，進一步是電量估算、健康度判斷以及單體均衡管理等，但這些管理功能的實現模式只有與電池組實際使用工況有機結合起來，才有可能真正發揮出鋰離子電池的最佳性能。

在傳統的帶有后備電池組的供電電源系統中，大量成熟地應用著針對鉛酸電池組的使用工況，要將鋰離子電池組無縫地替代進去，就必須將鋰離子電池管理模式與已有的鉛酸電池管理模式有機的融合，按照現有各種后備電源的工況特點，使鋰離子電池組在較長時間的儲能備電期間始終保持充足的能量，并在備電輸出時維持足夠長的備電時間。

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發明內容

本發明的主要目的就是為了將鋰離子電池組無縫地接入現有各種后備電源系統中，將鋰離子電池管理模式與已有的鉛酸電池管理模式有機的融合，按照現有各種后備電源的工況特點，使鋰離子電池組在較長時間的儲能備電期間始終保持充足的能量，并在備電輸出時維持足夠長的備電時間。

為實現上述目的，本發明提出一種鋰離子電池組管理方法以及使用該方法的電池管理系統，用于對后備式鋰離子電池組的工作狀態進行管理。

本發明的技術方案是：

一種后備式鋰離子電池組管理方法，該管理方法包括以下步驟：

（a）、實時采樣電池組中串聯單體電池的端電壓、電池組總電壓、充電/放電電流以及標示電池溫度/環境溫度；

（b）、通過實時采樣值判斷電池組運行狀態并估算電池組電量；

（c）、通過實時采樣值和電池組電量對電池組進行智能充電管理和放電管理；

（d）、根據電池組運行狀態進行自放電功耗管理；

（e）、通過實時采樣的標示電池溫度值對電池組進行加熱管理；

（f）、當某個采樣值或電池組電量超過所設定的上限或下限告警閾值時，給出告警信號；

（g）、當某個采樣值超過所設定的安全保護閾值時，給出保護告警信號，同時控制保護電路動作，對被管理電池組進行保護；其中，安全保護閾值的范圍大于上下限告警閾值的范圍。