[發明專利]鋰電池充、放電管理系統及方法

有效

• 申請號: 201610566070.2
• 申請日: 2016-07-15
• 公開（公告）號: CN106130112B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 張志
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及一種鋰電池充、放電管理系統及方法。

背景技術

隨著鋰電池性能的逐漸提高，其作為動力電源應用于電動汽車、混合動力汽車已非常廣泛。一般動力電源都需要比較高的電壓，幾節甚至十幾節才可以作為動力電池使用。在多節電池串聯使用的情況下，基于每節單體鋰電池的內部特性的不一致，會影響整個系統的供電能力，一節單體電池性能發生變化的話，比如出現電壓過充、電壓過放、充放電電流過大甚至是短路等現象，會影響整組電池的性能，導致整組電池使用壽命縮短或者損害，嚴重時甚至會發生著火、爆炸等危險事件。為使鋰電池組能夠最大程度地發揮其優越性能、保證其使用的安全性以及延長使用壽命，人們研究設計了電池管理系統。

目前電池管理系統廣泛應用于電動汽車、混合動力汽車等大型車載電池上，但電動自行車領域，考慮到其成本及人們的消費水平，其車載電池尚未安裝電池管理系統，這對于鉛酸電池及鎳氫電池來說還可以，但隨著鋰電池電動自行車的普及，針對鋰電池的特殊性，充放電不當如過充、過放、過溫、過流等將損壞電池，造成鋰電池的不可修復，嚴重時還會發生安全事故。在電動自行車的使用過程中，需要實時檢測電池組的電壓、電流、溫度，防止車載電池的過充、過放、過溫及過流等現象，實現對鋰電池組的保護，并有效防止各種安全隱患的發生，因此電池管理系統應該發展成為鋰電池電動自行車的一部分，是鋰電池電動車的安全保障。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種鋰電池充放電管理系統及方法，實時監控鋰電池的狀態參數，并根據狀態參數進行過充保護、過放保護以及單體鋰電池間的不均衡控制等，從而提高鋰電池系統的性能和安全。

本發明鋰電池充、放電管理系統，所述鋰電池由N個單體鋰電池串聯組成，其特征在于，包括微控制器、與微控制器相連接的鋰電池監控單元、測量模塊、計算模塊、第一開關驅動模塊、第二開關驅動模塊、電源模塊；

所述電源模塊與市電連接，其為系統各個模塊提供供電；

所述第一開關控制市電輸入與充電模塊之間的連接或斷開，其輸入端與市電連接，其輸出端與充電模塊連接；

所述第一開關驅動模塊與第一開關連接，控制所述第一開關的導通或閉合；

所述第二開關控制鋰電池組與負載的連接或斷開，其輸入端與鋰電池組連接，其輸出端與負載連接；

所述第二開關驅動模塊與第二開關連接，控制所述第二開關的導通或閉合；

所述充電模塊與鋰電池組連接，控制所述鋰電池組的充電；

所述鋰電池監控單元由N個獨立的單體監控模塊組成，任一個單體監控模塊監控與其相連接的一個單體鋰電池的性能參數；

所述單體監控模塊至少包括電壓采樣模塊、溫度采樣模塊和過壓均衡模塊；所述電壓采樣模塊檢測單體鋰電池的電壓值；所述溫度采樣模塊檢測單體鋰電池的溫度值；所述過壓均衡模塊用于將多余的能量消耗掉，當單體鋰電池電壓高于預設電壓值時，自動開啟過壓均衡模塊消耗多余的能量；

所述微控制器接收鋰電池監控單元、電流檢測模塊和總電壓檢測模塊發送的信號，并對這些信號進行分析處理，同時將處理后的控制信號發送給第一開關驅動模塊、充電模塊和第二開關驅動模塊，從而對鋰電池充放電進行控制管理；

所述測量模塊包括測量模塊，用于檢測所述鋰電池單體Li的參數Ci，i依次取1至n；

所述計算模塊包括第一計算模塊，用于根據所述參數Ci計算所述鋰電池單體Li的充電電流Ii；

所述參數包括電流、電壓、溫度、荷電狀態和電池容量，所述計算模塊還包括：第二計算模塊，用于根據所述溫度計算溫度補償系數k_t；

第三計算模塊，根據所述荷電狀態計算荷電狀態補償系數k_SOC；