[发明专利]无损锂电池均衡管理系统及方法

说明书

技术领域：

本发明属于电池均衡管理技术领域，特别涉及一种无损锂电池均衡管理系统及方法，尤指一种对多节单体锂电池串并联构成的电池组进行无损均衡管理的系统及方法。

背景技术：

在功率应用场合，单节锂电池通常无法满足用电设备在供电电压与容量等方面的要求，锂电池通常串并联使用，其内部结构是在多个并联单体电池的基础上再串联。锂电池组工作过程中，由于电池组中单体电池之间的不一致性，连续的循环充放电将导致电池容量不均衡，具体表现为某些单体电池容量的急剧衰减。锂电池组的容量由最小容量的电池决定，因此单体电池容量不均衡将使电池组的使用寿命缩短。锂电池均衡管理技术就是要减轻甚至消除这种不均衡，延长锂电池组使用寿命。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提出一种无损锂电池均衡管理系统及方法，回收利用能量过高单体电池的能量，以此能量进行电池组能量均衡，提高系统的效率。

为达到以上目的，本发明采用下述技术方案：

       一种无损锂电池均衡管理系统，包括：至少两个电池模块，其特征在于每个所述电池模块包括一个单体电池、一个均衡电路和一个单片机。所述单片机与单体电池及均衡电路相连，用来获取单体电池和均衡电路的信息以提供驱动控制信号及保护。所述均衡电路在所述单片机的控制下对所述单体电池执行均衡，同时将需要均衡的单体电池的能量回收利用。有一个均衡管理模块与所述单片机连接用于获得所有单体电池的电池电压以产生参考信号。每个所述电池模块中的单片机根据所述参考信号对所述单体电池执行均衡。

    所述锂电池均衡管理系统的特点是：系统中的均衡电路可通过分流或额外补充放电的方式，对电池组中需要均衡的单体电池能量进行回收利用，提高效率，适用于电池组的各种工作状态，如充电状态、放电状态或静置状态。

    如上述充电状态，均衡电路对能量过高的单体电池执行分流，并将此能量回馈给整个电池组进行充电，而其他单体电池的充电电流不变，以此获得均衡。

    如上述放电状态，均衡电路使能量过高的单体电池进行额外补充放电，并将此能量回馈给负载，减少了电池组其他电池的供电电流，以此获得均衡。

    如上述静置状态，均衡电路使使能量过高的单体电池放电，并将此能量回馈给整个电池组，使过高的单体能量向整体电池组的能量转移，以此获得均衡。

本发明所述的锂电池均衡管理系统，所述参考信号指每个电池模块提供的所述所有单体电池的电压平均值。

本发明所述的锂电池均衡管理系统，所述均衡管理模块分别接收所述单体电池的电压，并计算出电压平均值。

本发明所述的锂电池均衡管理系统，所述单片机接收所述参考信号，并基于所述参考信号决定单体电池是否需要均衡。

本发明所述的锂电池均衡管理系统，所述需要执行均衡的单体电池的电池电压与所述参考信号的差值超过预设的阈值。

本发明所述的电池均衡管理系统，所述管理模块通过通信总线与各所述单片机连接。

一种无损锂电池均衡管理方法，应用于上述均衡管理系统，所述均衡管理方法适用于电池组的各种工作状态，如充电状态、放电状态或静置状态。所述电池均衡管理方法的操作步骤包括：在每个所述电池模块中检测所述单体电池的电池电压；基于所有单体电池的电池电压计算参考信号；基于参考信号，所述单片机决定需要执行均衡的单体电池和单片机控制均衡电路执行单体电池的均衡。

       所述的无损锂电池均衡管理方法中，执行均衡的步骤包括：基于所述参考信号驱动电池均衡电路；利用所述均衡电路对所述单体电池进行分流或使所述单体电池进行额外的补充放电。

    所述的无损锂电池均衡管理方法中，所述参考信号指所有单体电池电压的平均值。

    本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

    本发明可回收利用能量过高单体电池的能量，并用此能量进行均衡，可提到系统效率。

    本发明具有结构简单、模块化结构、实用性强、能量回收利用的特点。

附图说明

图1是根据本发明的一种锂电池均衡管理系统在充电状态下的结构示意图；

图2是本发明均衡电路常用的拓扑结构示意图；

图3是根据本发明的一种锂电池均衡管理系统在放电状态下的结构示意图；；

图4是根据本发明的一种锂电池均衡管理系统在静置状态下的结构示意图；