[發明專利]可支持并聯的鋰電池組管理系統

在審

• 申請號: 201410812973.5
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN105790330A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 陳強
• 申請（專利權）人: 杭州耕耘電子有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明應用于當前新能源---鋰電池組的管理控制技術領域。

背景技術

鋰電池是一種重量輕、體積小具有高儲能比的清潔環保的新興能源。隨著鋰電池技術的成熟和發展，鋰電池的容量更大，應用范圍更加廣泛。電池單元可以串并聯成組，構成大功率的儲能設備，將更廣泛的應用于國計民生各個領域。并逐步替傳統的高污染儲能比低的儲能產品。

鋰電池由于材料特性和制造工藝的制約，單節電池的容量有限及相互間電性能有差異。用多節組合成較高電壓大功率輸出的鋰電池組，需要對各單體鋰電池進行監控并維持其一致性，以避免出現木桶效應；電池出現任何異常情況必須及時采取對應控制措施，以確保使用安全并使鋰電池組處于最佳工作狀態，延長電池組的使用壽命。這就要求鋰電池組必須配套一款滿足上述要求的自動控制系統，即鋰電池組管理系統。

目前成組的鋰電池是根據不同的需要依靠量身定做的管理系統工作，鋰電池組之間尚不能直接相互并聯使用?，F有涉及鋰電池組并聯的管控技術，也是在固定容量規格模式的前提下應用，相當于兩級或多級管理系統進行工作，電路分散復雜體積大，工作不穩定且效率低，調整也不方便，從而制約了鋰電池的發展應用。本發明涉及一種鋰電池組管理系統，不僅對單組實現管理控制，也可將多個采用此管理系統控制的鋰電池組直接并聯使用，不需要另設管理系統。不會出現電池組間不可控的電量轉移；還可以使狀態不同的電池組趨于一致，使性能有差異的電池組根據各自承受能力自適應分配充電電流和負載電流，從而達到了延長電池組使用壽命、提高安全性的效果。本發明把當前鋰電池組的使用技術要求降到了最低狀態，也將鋰電池組的性能優勢發揮了出來，可極大促進鋰電池在各領域的普及使用。

發明內容

本發明包括鋰電池組各電池電壓狀態檢測和控制電路、鋰電池組充電和放電的條件檢測及控制電路的設計。

實現多組鋰電池組可以無技術障礙的直接并聯，可根據用戶空間或容量等不同的需求，任意并聯或解除并聯以提高容量或適應空間結構，無疑將給鋰電池組生產的行業標準化進程以及用戶使用的便捷性和認可度帶來極大的提升。

現在非專業用戶不能隨意并聯或拆解鋰電池組。因為當兩組或多組鋰電池組并聯之前，一般用戶可能沒有認識到或沒有設備和能力及時檢測各電池組的電性能。而把電性能不同的鋰電池組直接并聯，會產生電池組間的不可知、不可控的電流流動。電流的大小取決于電池組間電壓差和電池組內阻，而電壓差未知、電池組內阻很小，這樣就會在電池組間產生不可知卻可能很大的電流，導致鋰電池電芯或保護管理系統的超負荷損壞，甚至起火、爆炸等惡性事故的發生。這迫使鋰電企業出于安全考慮只能為不同需求的客戶“量身定做”鋰電池組，即使是大型企業也不得不放棄可降低成本的標準化生產；同時用戶也可能會受到影響：認為鋰電雖小巧，但使用比較刻板，也有不便之處。從而影響了廣大用戶對鋰電池組的認可和接受。

本發明開創性地解決了鋰電池組直接并聯問題。本發明的鋰電池組管理系統將電池組的充電端口和放電端口分開，多組并聯時采用各充電端口并聯，各放電端口并聯的方式。本發明除具有電池組常規的狀態檢測和保護等功能外，每組鋰電池組管理系統對應的檢測控制電路還具有下述功能：

持續檢測充電端口和放電端口的電壓狀態，并和自身電池組電壓狀態做比較，分別判斷放電端口接入的是負載還是高電壓電池組；充電端口接入的是充電器還是低電壓電池組。進而本管理系統指令放電端口的相關控制電路對負載進行正常放電，而對并聯在放電端口的高電壓電池組抑制反充；指令充電端口的相關控制電路接受充電器的正常充電，卻拒絕對并聯的低電壓電池組進行放電。因此達成了抑制電池組間電量轉移的技術要求，解除了電池組并聯前的狀態限制，解決了用戶直接并聯鋰電池組的技術障礙。

使用本發明的鋰電池組并聯可組成電池組群。放電時，電壓最高的某電池組最先放電；當其電壓降至電壓次高電池組一致時，電壓次高電池組參與放電，分擔一部分負載電流；以此類推，不同電壓的電池組逐一參與放電，促使各組電池組電壓趨于一致。當多組電池組穩定在同一電壓放電時，某電池組放出電流的大小與此電壓時其容量的大小成正比。容量大的放電多，容量小的放電少。充電過程與放電相反，但原理一樣、結果趨同。從而避免了某組電池組的長期超負荷狀態，實現了有效延長電池組使用壽命，提高使用安全性的目的。