[发明专利]一种后备式锂离子电池组管理方法及其管理系统

说明书

技术领域

 本发明涉及锂电池管理方法及电池管理系统，尤其涉及一种作为后备式电源应用的储能型锂离子电池组管理方法和使用该方法的电池管理系统。

 

背景技术

作为后备能量供应器，在诸如UPS等各类供电电源领域使用电池组是公知的，尤其是铅酸电池组已极其广泛深入地应用在各行各业，而锂离子电池因为其输入输出功率大、工作温度范围宽、无记忆效应、免维护、长寿命以及真正的绿色环保等特点,已经成为替代镍镉、镍氢、铅酸等二次电池的主角。

在传统的带有后备电池组的供电电源系统中，主要是针对铅酸电池组进行管理，其管理方法已相当成熟并近于标准化、模式化，其基本步骤如下：

实时监测电池组的电压、电流和温度；

正常备电待机时，电池组始终工作于浮充状态；

电池组后备放电时，当电压低于下电保护值切断放电；

电池组经深度放电后，为三段式充电管理模式：恒流均充、恒压限流充、浮充；

根据电池组温度，对均充电压、浮充电压进行修正补偿；

可以根据电池特点预置下电保护电压、均充电压、浮充电压、恒流点、限流点等管理参数。

应用上述铅酸电池组管理方法的电池管理系统，通常不是集成在铅酸电池组中，而是作为主电源系统监控电路中的一部分。由于锂离子电池与铅酸电池是两种完全不同的电化学体系，应用特性存在很大的差异，因此采用上述管理方法并不能够最优化使用锂离子电池，也就是说锂离子电池组作为后备式电池组应用，不适宜直接接入到使用铅酸电池管理模式的主电源系统中。

针对锂离子电池组的应用管理，其与铅酸电池的最大不同在于，现有的锂离子电池技术还不足以支持其长期处于浮充状态，这主要是由于较长时间的过充电会导致锂离子电池的不可逆失效以及难以预料的安全隐患。因此，需要在电源供电回路中增加充电开关，以便在充电末期终止对电池组的充电。由此，也就使得对后备式锂离子电池组的充电管理要比铅酸电池复杂很多，一方面要求能够保证锂离子电池组的每一节单体电池全部充满电，另一方面要求在较长时间的储能备电期间能够及时补充电。

在各种诸如电动工具、电动自行车以及电动汽车等领域的锂离子电池应用中，通常都需要配置相应的电池管理系统是公知的。不同领域的具体应用中，对锂离子电池组进行管理的方法也是不尽相同的，这取决于不同应用中电池组的具体使用工况。虽然，各种锂离子电池管理系统所实现功能无外乎过充电保护、过放电保护、过电流保护、过温度保护以及短路保护等，进一步是电量估算、健康度判断以及单体均衡管理等，但这些管理功能的实现模式只有与电池组实际使用工况有机结合起来，才有可能真正发挥出锂离子电池的最佳性能。

在传统的带有后备电池组的供电电源系统中，大量成熟地应用着针对铅酸电池组的使用工况，要将锂离子电池组无缝地替代进去，就必须将锂离子电池管理模式与已有的铅酸电池管理模式有机的融合，按照现有各种后备电源的工况特点，使锂离子电池组在较长时间的储能备电期间始终保持充足的能量，并在备电输出时维持足够长的备电时间。

 

发明内容

本发明的主要目的就是为了将锂离子电池组无缝地接入现有各种后备电源系统中，将锂离子电池管理模式与已有的铅酸电池管理模式有机的融合，按照现有各种后备电源的工况特点，使锂离子电池组在较长时间的储能备电期间始终保持充足的能量，并在备电输出时维持足够长的备电时间。

为实现上述目的，本发明提出一种锂离子电池组管理方法以及使用该方法的电池管理系统，用于对后备式锂离子电池组的工作状态进行管理。

本发明的技术方案是：

一种后备式锂离子电池组管理方法，该管理方法包括以下步骤：

（a）、实时采样电池组中串联单体电池的端电压、电池组总电压、充电/放电电流以及标示电池温度/环境温度；

（b）、通过实时采样值判断电池组运行状态并估算电池组电量；

（c）、通过实时采样值和电池组电量对电池组进行智能充电管理和放电管理；

（d）、根据电池组运行状态进行自放电功耗管理；

（e）、通过实时采样的标示电池温度值对电池组进行加热管理；

（f）、当某个采样值或电池组电量超过所设定的上限或下限告警阈值时，给出告警信号；

（g）、当某个采样值超过所设定的安全保护阈值时，给出保护告警信号，同时控制保护电路动作，对被管理电池组进行保护；其中，安全保护阈值的范围大于上下限告警阈值的范围。