[實用新型]一種鋰電池組管理系統

有效

• 申請號: 201320604697.4
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN203481887U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王英男;楊志家;王忠鋒;王笑天;韓峰利;李朝順;金鵬;李力剛;黃劍龍
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司沈陽供電公司;中國科學院沈陽自動化研究所;國家電網公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本實用新型涉及變電站直流后備電源的管理系統領域，具體說是一種鋰電池組管理系統。

背景技術

當前在我國變電站中，直流電源系統是一種與電力系統運行無關的獨立電源系統，保證變電站在交流電完全失效的情況下，仍能可靠正常工作。電池組是直流電源系統的重要組成部分。目前市場上常用的為鉛酸電池組，但其有一些固有缺點，如壽命短、安全性能難以達到要求、放電性能差等。而鋰電池組具有體積小、壽命長、能量密度高、無記憶效應、高電壓和自放電率低等優良性能。

另外，為了最大限度的發揮鋰電池組的優越性能，并保證電池組長期安全可靠運行，需要一套完善的鋰電池組管理方案。一套優秀的鋰電池管理方案通常要滿足以下幾點：一，提供鋰電池組準確的狀態信息。如鋰電池單體電壓、電池總電壓、充放電電流值、電池溫度及環境溫度、電池的荷電狀態（即SOC）等。二，保證安全可靠準確的管理措施。如均衡管理、充放電安全管理等。另外，實現管理的前提是系統能夠提供可靠及時的通信。三，提供錯誤報警信息及異常處理機制。如電池電壓異常、充放電電流異常、通信異常等，并將異常進行顯示和記錄。

當前，現有的鋰電池管理系統的技術仍存在以下幾方面的缺點：

一、從結構上說，當前鋰電池組管理系統主要有集中式和分布式兩種。集中式在電池單體數量較大時，難以實現，缺點較為明顯，已較少使用。分布式有很多優點，如具有較好的擴展性，能夠方便的擴充從控制板卡，從而能滿足電池數量較大的環境、分工工作，能夠減少主控制板卡的負擔，較好的實現監控和管理等。但也存在一定的缺點：系統龐大復雜，實現難度大；成本高，特別是每個從控制板卡只能管理一節電池的系統；體積大，應用于實際工況環境中受限制。

二、從功能上說，當前鋰電池組管理系統通常能夠提供電池的電壓、溫度、充放電電流等信息，但是均衡管理方面的處理尚不完善。由于鋰電池存在不一致性，若電池組中的電池長期保持不一致，一方面會導致電池可用容量降低，另一方面也會降低電池使用壽命。

實用新型內容

針對現有的鋰電池組管理系統成本高、實現難度大、均衡管理不完善等問題，本實用新型提供了一種可對電池組進行實時監控、成本較低且具有均衡管理功能的鋰電池組管理系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種鋰電池組管理系統，應用于變電站的直流后備電源中，包括一個主控制板卡、N個從控制板卡和一臺上位機；

所述主控制板卡通過CAN總線連接各個從控制板卡；

所述N個從控制板卡，用于連接N組鋰電池，每個從控制板卡連接一組鋰電池；

所述上位機通過串口連接主控制板卡。

所述每組鋰電池由4～6節單體電池組成。

所述主控制板卡由核心控制板卡加設串口和IO擴展接口構成，所述串口用于主控制板卡和上位機的通訊，所述核心控制板卡用于將采集的數據發送給上位機，接受上位機的控制命令，并對鋰電池組進行SOC估算和充放電控制。

所述從控制板卡包括核心控制板卡及其連接的電流檢測模塊、電壓檢測模塊和均衡管理模塊；

所述核心控制板卡用于與主控制板卡進行通信，將采集的數據發送給主控制板卡，接受主控制板卡的控制命令，并對該組電池提供均衡管理；

所述電流檢測模塊用于檢測電路干路上的充放電電流；

所述電壓檢測模塊用于每一節鋰電池單體電壓；

所述均衡管理模塊為電池均衡器，用于管理鋰電池組內各鋰電池單體之間的電池均衡。

所述核心控制板卡包括MCU及其連接的溫度檢測模塊、CAN收發器模塊、指示燈、通訊模塊，以及用于為上述各個模塊供電的電源管理模塊；

所述MCU用于進行信息的匯總及處理；

所述CAN收發器模塊用于主控制板卡和從控制板卡的通信；

所述溫度檢測模塊用于監測鋰電池的溫度和環境溫度，為分析鋰電池的健康狀態提供溫度參數；

所述通訊模塊用于主控制板卡和上位機的通信，以實現鋰電池的狀態信息、控制信息和異常信息的傳遞；

所述指示燈用于指示電池的工作狀態和異常信息。

所述均衡管理模塊包括開關控制單元和保護電路；所述開關控制單元根據均衡算法進行開通和關斷，使部分鋰電池實現放電，最終達到均衡目的。

本實用新型具有如下優點及有益效果：

1.實現了對鋰電池組的實時監控。能夠對每一節鋰電池的工作狀態進行實時監控，如鋰電池的電壓、充放電電流、溫度等。