[發(fā)明專利]一種基于超級(jí)電容器主動(dòng)均衡的智能電池管理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410056730.3
• 申請(qǐng)日: 2014-02-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103795123A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙方輝;趙波;陳達(dá)兵;余斯琴;李科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都芝田高分子材料有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 伍孝慈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種智能電池管理裝置，尤其涉及一種基于超級(jí)電容器主動(dòng)均衡的智能電池管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

單體電池電壓平臺(tái)只有3.2—3.7V，通常需要串聯(lián)組成電池組使用才能達(dá)到電壓要求。在放電過(guò)程中，如果某些單體電池的電壓低，又喪失了放電能力，這時(shí)它就成為了一個(gè)用電器，其他尚有容量的單體電池就串聯(lián)起來(lái)給它充電，出現(xiàn)單體電池的反極現(xiàn)象，使得整個(gè)電池組不能夠正常工作，同時(shí)對(duì)反極的單體電池壽命造成極大的影響。在充電過(guò)程中，首先放完電的單體電池，又會(huì)首先被充滿，這樣就會(huì)出現(xiàn)過(guò)充電現(xiàn)象，使得整個(gè)電池組不能正常被充滿電。若讓電池系統(tǒng)在該情況下運(yùn)行而不加以管理，電池的使用壽命以及系統(tǒng)的可靠性均會(huì)受到影響。

為確保電池性能良好，延長(zhǎng)電池使用壽命，必須對(duì)電池進(jìn)行合理有效地管理和控制。電池管理系統(tǒng)對(duì)電池組的使用過(guò)程進(jìn)行管理，對(duì)電池組中各單體電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，可以維持電池組中單體電池的狀態(tài)一致性，避免各單體電池的不均衡造成電池組性能的衰減和安全性問(wèn)題。

傳統(tǒng)電容均衡方式的功能雖然能滿足要求，但是因?yàn)槔^電器的使用壽命短及開(kāi)關(guān)速度太慢，加之電解電容內(nèi)阻大等問(wèn)題，可能因切換邏輯與切換速度不同步而燒壞電路甚至引起電池短路發(fā)生爆炸。因此該方案一直處于實(shí)驗(yàn)階段，不可能向產(chǎn)品階段過(guò)渡，正因如此，市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有全電容均衡的產(chǎn)品出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種基于超級(jí)電容器主動(dòng)均衡，為了解決對(duì)電池組合理有效的管理和控制的智能電池管理系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于超級(jí)電容器主動(dòng)均衡的智能電池管理系統(tǒng)，包括電池組、檢測(cè)/保護(hù)系統(tǒng)、主動(dòng)均衡系統(tǒng)、主控制器系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)，所述主控制器系統(tǒng)分別與顯示系統(tǒng)、檢測(cè)/保護(hù)系統(tǒng)的信號(hào)端雙向連通，所述主控制器系統(tǒng)的控制信號(hào)輸出端通過(guò)所述主動(dòng)均衡系統(tǒng)與電池組的信號(hào)輸入端連通，所述檢測(cè)/保護(hù)系統(tǒng)與所述電池組雙向連通；

作為優(yōu)選，所述主控制器系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制模塊和通訊系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括電壓監(jiān)控系統(tǒng)、電流監(jiān)控系統(tǒng)、溫度監(jiān)控系統(tǒng)和剩余電量監(jiān)控系統(tǒng)；所述控制模塊與主動(dòng)均衡系統(tǒng)連通；所述通訊系統(tǒng)包括下行通訊系統(tǒng)和上行通訊系統(tǒng)；

作為優(yōu)選，所述檢測(cè)/保護(hù)系統(tǒng)包括單片機(jī)處理器、電池組電壓檢測(cè)系統(tǒng)、電池組電流檢測(cè)系統(tǒng)、電池組溫度檢測(cè)系統(tǒng)、電池組過(guò)壓/過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)、電池組剩余電量檢測(cè)系統(tǒng)和CAN通訊系統(tǒng)；

作為優(yōu)選，所述下行通訊系統(tǒng)采用CAN通訊方式，且與檢測(cè)/保護(hù)系統(tǒng)的CAN通訊系統(tǒng)連通，所述上行通訊系統(tǒng)采用USB或以太網(wǎng)通訊方式，且與顯示系統(tǒng)連通；

作為優(yōu)選，所述單片機(jī)處理器采用16位雙核單片機(jī)；

作為優(yōu)選，所述電池組由若干個(gè)并聯(lián)的電池子系統(tǒng)構(gòu)成，每個(gè)電池子系統(tǒng)由n支電池單體串聯(lián)構(gòu)成；

作為優(yōu)選，所述主動(dòng)均衡系統(tǒng)由n-1組超級(jí)電容器和多路切換開(kāi)關(guān)構(gòu)成；

作為優(yōu)選，所述超級(jí)電容器為雙電層電容器；

作為優(yōu)選，所述多路切換開(kāi)關(guān)由MOS管及光電耦合器構(gòu)成；

作為優(yōu)選，所述顯示系統(tǒng)采用PC機(jī)或TFT。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、一方面采用由MOS管及光電耦合器及FPGA算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器，可將開(kāi)關(guān)速度提高到幾十kHz，能有效提高能量轉(zhuǎn)移效率，且具有可靠的切換邏輯，保證系統(tǒng)安全；另一方面，采用超級(jí)電容器代替電解電容。因超級(jí)電容器較電解電容具有容量大、內(nèi)阻小、能提供瞬間大電流等優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的效率更高，功耗更小。

2、本發(fā)明采用主監(jiān)控器通過(guò)CAN總線對(duì)電池組進(jìn)行管理，可同時(shí)監(jiān)控多個(gè)電池組，實(shí)現(xiàn)電池組的級(jí)聯(lián)，滿足復(fù)雜系統(tǒng)的要求；

3、另外，人機(jī)界面的可視化設(shè)計(jì)，便于設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)和清楚的了解電池組狀態(tài)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖2為檢測(cè)/保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖3為主動(dòng)均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖4為主控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖5為電容能量搬移原理示意圖。

具體實(shí)施方式