[發明專利]動力鋰電池組的管理系統及方法

在審

• 申請號: 201510924364.3
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105375583A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 吳鵬;聶亞奇
• 申請（專利權）人: 合肥國盛電池科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

技術領域：

本發明涉及鋰電池管理系統技術領域，具體地說是一種能夠有效提高鋰電池組使用壽命和利用效率的動力鋰電池組的管理系統及方法。

背景技術：

將鋰電池組作為動力電池使用，能夠減少環境污染并緩解日益嚴重的能源枯竭問題，為了有效延長鋰電池組的使用壽命和效率，在實際應用中需要配套電池管理系統對鋰電池組的電壓、溫度、充放電電流等參數進行實時監控，并根據監控結果做出相應的控制動作。由于鋰電池組中包含多個單體鋰電池，不同的單體鋰電池在充放電過程中存在差異，為了提高充放電效率、延長電池組的使用壽命，應該對單體電池之間的差異進行均衡，并通過相應的管理電路實現對充放電過程的安全監控管理。

除此之外，現階段的動力鋰電池組多采用直接輸出直流電的形式，無法滿足大多數交流電供電的電器的使用。

發明內容：

本發明針對現有技術中存在的缺點和不足，提出了一種結構合理、擴展簡便，能夠有效提高鋰電池組使用壽命和利用效率的動力鋰電池組的管理系統及方法。

本發明可以通過以下措施達到：

一種動力鋰電池組的管理系統，其特征在于設有主控制器以及兩個以上與主控制器相連接的子控制器，子控制器經CAN總線與主控制器相連接，所述主控制器中設有微處理器、位于微處理器內的SOC估算單元、與微處理器相連接的A/D轉換電路、與A/D轉換電路相連接的鋰電池組干路電流檢測電路、與微處理器相連接的CAN串口、與微處理器相連接的報警電路、與微處理器相連接的均衡狀態顯示電路、與微處理器相連接的均衡狀態控制電路、與微處理器相連接的單體電池數量檢測電路；所述單體電池數量檢測電路包括與鋰電池組相連并用于將鋰電池組中電壓高于微處理器中工作電壓的節點電壓值降低至微處理器工作電壓范圍內的電壓增益模塊、用于將電壓增益模塊輸出的多個待檢測電壓進行選擇并將多個待檢測電壓分時輸入至微處理器的電壓多路選擇模塊、用于對電壓多路選擇模塊輸入的電壓值與電池組中最高節點電壓進行比較的電壓比較模塊、用于根據電壓比較模塊輸出結果判斷電池組內單體電池數目的電池數目判斷模塊；所述子控制器中設有單片機以及分別與單片機相連接的均衡電路、溫度檢測電路、電壓檢測電路、通信電路，所述均衡電路設有與單片機相連接的繼電器，繼電器的另一端分別與兩組三極管電路中的三極管基極相連，每組三極管電路均采用兩個并聯的三極管組成，兩個并聯的三極管的基極上連接放電電阻，兩個并聯的三極管的發射極并聯并與鋰電池組內的單體電池的負極相連接，兩個并聯三極管的集電極與鋰電池組內單體電池的正極相連接，所述三極管采用NPN型。

本發明所述單體電池數量檢測電路中設有兩路以上相同的電壓增益模塊，用于獲得鋰電池組內多個節點電壓值。

本發明所述子控制器中電壓檢測電路設有運算放大器，運算放大器的輸出端與線性光耦相連接，線性光耦的反饋端與運算放大器相連接，線性光耦的輸出端與電壓跟隨器電路線連接，完成對鋰電池組內單體電池的電壓隔離檢測。

本發明還設有與主控制器相連接的逆變電路，逆變電路的控制端與主控制器相連接，逆變電路的輸入端與鋰電池組相連接，用于完成鋰電池組交流電的輸出。

本發明還提出了一種動力鋰電池組的管理方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：將鋰電池組與動力鋰電池組的管理系統相連接，主控制器中的干路電流檢測電路檢測鋰電池組的充放電電流值，主控制器中的單體電池數量檢測電路對鋰電池組中多節點電壓值進行采集，完成電池組內單體電池數目的判斷；

步驟2：根據電池組內單體電池的數目，擴展/減少子控制器，子控制器均經CAN總線與主控制器相連接，使子控制器與單體電池一一對應；

步驟3：通過子控制器中的電壓檢測電路完成對鋰電池組內各個單體電池電壓值的獲取，并將所采集數據通過CAN總線上報至主控制器；

步驟4：主控制器根據接收的數據完成SOC估算，并根據估算結果向子控制器下達均衡控制命令；

步驟5：在子控制器通過均衡電路對相應的單體電池進行均衡處理時，主控制器通過均衡狀態顯示電路指示出當前進行均衡處理的單體電池的數量和位置。

本發明與現有技術相比，具有結構合理、易于擴展、能夠顯著提高鋰電池組工作效率和使用壽命等顯著的優點。

附圖說明：

附圖1是本發明的結構框圖。

附圖2是本發明中主控制器的結構框圖。

附圖3是本發明中子控制器的結構框圖。