[發(fā)明專利]一種電壓補(bǔ)償型電池保護(hù)器及均衡方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610176736.3
• 申請(qǐng)日: 2016-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107231010B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樸昌浩;劉波;祿盛;張艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公布了一種電壓補(bǔ)償型電池保護(hù)器及均衡方法，其中保護(hù)器包括微處理器、內(nèi)阻測(cè)試模塊、電壓采集/均衡模塊、DC/DC電源模塊、過(guò)放驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)充驅(qū)動(dòng)電路、多路開(kāi)關(guān)選擇器以及電流傳感器.微處理器與電壓采集/均衡模塊通過(guò)SPI進(jìn)行通信，獲得各電池單體電壓；電壓采集/均衡模塊采集每節(jié)電池組的單體電壓，并對(duì)相應(yīng)的單體進(jìn)行均衡保護(hù)工作。其中均衡方法包括均衡開(kāi)啟電壓閾值補(bǔ)償和過(guò)充、過(guò)放保護(hù)電壓閾值補(bǔ)償；其中，補(bǔ)償后的均衡開(kāi)啟電壓閾值為Ubti＝Ubt0+I3*Ri，Ubt0為補(bǔ)償前的電壓閾值，I3為充電電流，R為電池單體i的內(nèi)電阻；補(bǔ)償后的過(guò)充保護(hù)電壓閾值為Utci＝U3+I3*Ri，U3為補(bǔ)償前的過(guò)充電壓閾值；補(bǔ)償后的過(guò)放保護(hù)電壓閾值為Utdi＝U4?I4*Ri，U4為補(bǔ)償前過(guò)放電壓閾值，I4為放電電流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池管理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電壓補(bǔ)償型電池保護(hù)器及均衡方法。

背景技術(shù)

目前，電動(dòng)車被廣泛使用于市場(chǎng)上，車用電池被頻繁的充放電工作，因此所用到的電池組需要更高的工作效率和使用壽命。由于電池往往是作為成組使用的，而且其個(gè)體在制造時(shí)無(wú)法保證一致性，使得電池組在使用過(guò)程中往往存在過(guò)度放電、過(guò)度充電、電流過(guò)大等問(wèn)題。除此之外，電池單體還有自身的內(nèi)阻，在充放電過(guò)程中，其內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓會(huì)影響充放電功能。若不對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行快速有效的處理，不僅會(huì)大大影響鋰電池組的使用壽命還會(huì)帶來(lái)安全隱患。

為了提高電池組的使用時(shí)間，盡可能的延長(zhǎng)電池組的使用壽命，大多數(shù)保護(hù)器都會(huì)對(duì)電池組進(jìn)行過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流以及均衡保護(hù)。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種電壓補(bǔ)償型電池保護(hù)器及均衡方法，其主要功能有：使用內(nèi)阻測(cè)試模塊發(fā)送電流脈沖并通過(guò)電流傳感器采集電流脈沖值，然后通過(guò)電壓采集/均衡模塊采集當(dāng)時(shí)的單體電壓，并將電壓數(shù)據(jù)通過(guò)SPI通信傳送給微處理器，根據(jù)直流內(nèi)阻的測(cè)試方法計(jì)算出每節(jié)電池單體的內(nèi)阻；通過(guò)基于單體電池內(nèi)阻的電壓補(bǔ)償方法，優(yōu)化均衡方法和優(yōu)化充放電閾值電壓。另外在電池組進(jìn)行充放電的過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)充電或者過(guò)放電時(shí)，保護(hù)板可以在第一時(shí)間開(kāi)啟過(guò)充過(guò)放保護(hù)關(guān)斷過(guò)充驅(qū)動(dòng)電路或過(guò)放驅(qū)動(dòng)電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所采用的設(shè)計(jì)方案是：一種電壓補(bǔ)償型電池保護(hù)器及均衡方法，一種電壓補(bǔ)償型均衡方法基于一種電壓補(bǔ)償型電池保護(hù)器工作，該保護(hù)器包括：內(nèi)阻測(cè)試模塊、微處理器、電壓采集/均衡模塊、多路開(kāi)關(guān)選擇器、DC/DC電源模塊、過(guò)充驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)放驅(qū)動(dòng)電路以及電流傳感器。一種電壓補(bǔ)償型電池保護(hù)器及均衡方法的詳細(xì)步驟如下：

首先，微處理器向多路開(kāi)關(guān)選擇器發(fā)送控制信號(hào)，選擇相應(yīng)的單體電壓并連接至內(nèi)阻測(cè)試模塊，微處理器發(fā)送電壓控制信號(hào)給內(nèi)阻測(cè)試模塊，產(chǎn)生兩段電流脈沖，電流傳感器2將相應(yīng)電流數(shù)據(jù)傳輸給微處理器，通過(guò)電壓采集/均衡模塊記錄兩段脈沖的單體電壓數(shù)據(jù)并傳輸給微處理器，根據(jù)直流內(nèi)阻測(cè)試方法，依次算出每節(jié)單體的內(nèi)阻值，并儲(chǔ)存到微處理器；微處理器通過(guò)電壓補(bǔ)償?shù)姆椒▽?nèi)電阻產(chǎn)生的電壓計(jì)算到充電過(guò)程的均衡處理中，然后通過(guò)電流傳感器1的電流大小判斷保護(hù)器是在充電過(guò)程中還是在放電過(guò)程中，并在相應(yīng)的過(guò)程中補(bǔ)償過(guò)充閾值和過(guò)放閾值，以此來(lái)提高電池組充電容量和容量利用率。

在上述設(shè)計(jì)方案中，通過(guò)內(nèi)阻測(cè)試模塊發(fā)出兩段電流脈沖，用多路開(kāi)關(guān)選擇器選擇一節(jié)單體，將其與電流傳感器串聯(lián)起來(lái)，與內(nèi)阻測(cè)試模塊并聯(lián)起來(lái)，用電流傳感器2將I1、I2傳輸至微處理器，用電壓采集/均衡模塊采集當(dāng)時(shí)的單體電壓U1、U2，并傳輸至微處理器，最后根據(jù)直流內(nèi)阻測(cè)試方法R＝ΔU/ΔI＝(U1-U2)/(I1-I2)，計(jì)算出該節(jié)單體的內(nèi)阻值，并依據(jù)上述方法，計(jì)算出所有單體的內(nèi)阻值。

在上述設(shè)計(jì)方案中，計(jì)算出電池單體的內(nèi)阻值以后，選出其中最小內(nèi)阻值R，充電電流為I3，補(bǔ)償后的均衡開(kāi)啟電壓閾值為Ubti＝Ubt0+I3*Ri，補(bǔ)償后的均衡方法為：當(dāng)Ui-Ua≥Ubti時(shí)，對(duì)該電池單體開(kāi)啟均衡，否則不開(kāi)啟。