[发明专利]一种锂离子电池组的检测及主动平衡充电系统

说明书

本发明涉及锂离子电池，具体指一种锂离子电池组的检测及主动平衡充电系统，包括串联电池组、充电电源、电池电压检测模块、能量溢出模块、主控模块、充电能量限入控制模块、开关模块、V‑I转换模块、I‑V转换模块、模数转换器、控制器以及精密电压参考装置，所述的串联电池组包括多个串联的电池；本发明实现了电池组中的单体电芯在线完全平衡，还可允许不同充放电曲线的同容量电芯并组；解决了电池组中单元电池电压检测精度差、串接点检测线断路引起测量不准确的问题；采用基于单体电池库仑法评估整体电池组SOC的方法，并通过推广卡尔曼滤波，将库仑法与电动势法相结合，实现了锂离子电池SOC的闭环评估，解决使用电池组容量评估数值不准确的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池，具体指一种锂离子电池组的检测及主动平衡充电系统。

背景技术

近年来，随着锂离子电池的迅猛发展，新型材料的不断问世和应用，工艺技术的日趋成熟和成本的下降，具备优良性能的锂离子电池正完全可以替代铅酸电池成为通信或者是动力领域高要求电源解决方案基础。

单个蓄电池的电压与容量有限，在很多场合下要组成串连蓄电池组来使用。蓄电池组的电压均衡性的问题是关系到蓄电池组的使用寿命，系统的稳定性和安全性的重要问题。由于单体电池老化程度以及受温度影响不同，每节单体电池的状态就不一致；随着充放电次数的增加，电池间的电压差会逐渐增加，形成电池间的不平衡，从而造成电池组寿命缩短。当电池组用较大电流进行一段时间的放电，如果电池之间的不平衡达到一定程度，容量最小的单体电池上产生的极化反应会对该电池组造成永久性的损坏，因此单体电池之间平衡是否对于电池组的使用寿命及效果起着至关重要的作用。

而现有的蓄电池组存在以下缺点：1、无法在线管理；2、采用周期性管理，无法实时管理；3、不能够针对整个蓄电池组的放电进行管理。由此可见，现有的蓄电池组的管理技术对电压不平衡导致的蓄电池电压分化未进行有效管理，蓄电池寿命因此受到极大的影响，性能下降已成为不确定性安全隐患。

后备式通信用电池是通过电池串联在一起以提供更高的电压。由于电池个体之间的差异，以及电池工作的电压平台的限制，这种串联的电池需要电池平衡和电池安全保护来防止电池提前失效和避免出现安全问题。为了解决上述情况，系统需提供一种能精确检测每个电池电压的方案。目前市场已经开发了很多相关系统和技术，来解决这类要求，具体方式有以下几种：

(1)电阻分压法：这类方法由于测量器件性能限制，所检测的高电压必需通过高精密电阻分压器降压到可接受条件。在这种方案下电压越高电阻分压比例越大，同时造成的电压误差也大。因此在高电压系统中要求采样的A/D分辨率很高，就极大提高了产品的成本和产品的实现难度。

(2)容并联镜像法，这种方法首先将电容并联在需检测的电池上，而后断开，系统通过测试电容电压来实现电池电压测试，在这种方案下，电容不停的充放极易引起质量问题，最终影响了测量精度，同时电容过大容易造成回路因过流损坏，而电容过小因回路放电造成测量漂移。

现有技术主要包括上述以及其他方面的各种系统，在实际应用中存在各种局限性。为此提供一种具有更高的精度、更快的测量速度、和更低的实施成本的用于测量串联的电池电压的系统是很有必要的。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明旨在提供一种锂离子电池组的检测及主动平衡充电系统。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：