[发明专利]一种用于修正电池组电量计算的方法

摘要

本发明公开了一种用于修正电池组电量计算的方法。其电路控制系统包括一个MCU修正模块、多路比较器电路、与非门控制电路、库仑计模块、电池组保护模块和电池组。电池组保护模块包含均衡、过放、过充、短路保护等功能。库仑计模块主要计算流过保护板采样电阻的电量。多路比较器模块主要是在保护板开启均衡功能时唤醒MCU模块，并在均衡功能全部打开时控制与非门电路，来分流均衡电路的充电电流，使部分充电电流不流过库仑计模块的采样电阻。MCU模块主要作用于修正库仑计在电池组保护模块开启均衡功能时，多计算均衡电路中放电电阻消耗的电量。本发明的用于修正电池组电量计算的方法能极大的提高电池电量的估算精度，使得电池电量能够充分发挥和利用。

主权项

一种用于修正电池组电量计算的方法，其特征在于具体步骤为：一、建立一个电路控制系统，包括一个MCU修正模块、多路比较器电路、与非门控制电路、库仑计模块、电池组保护模块和电池组；所述电池组为锂电池或者铅酸电池；在电池组保护板上的均衡电路中增加比较器电路来监听均衡电路是否开启，如果有均衡电路开启了，比较器就马上唤醒MCU模块，使其工作；比较器的工作原理是把比较器的正输入端和均衡支路的电池输入端相接，比较器的负输入端与该均衡支路的MOSFET开关管的栅极相接，比较器的输出端加了上拉电阻；由于比较器的正输入端和负输入端相等时，比较器输出端会处于一个不稳定状态，所以同时需要在比较器的正输入端串联接入一个电阻，使其产生一个偏置电压，从而保证该均衡支路在没有开启的时候，正输入端稍微小于负输入端，让比较器输出端处于稳定的低电平状态；而在该均衡支路开启时，负输入端等于该支路的电池输入端电压减去该支路的电池电压，则负输入端远远小于正输入端，此时比较器输出端输出高电平来唤醒MCU模块；MCU模块一唤醒，就开启定时器来计算该均衡支路开启的时间，并根据唤醒的时间，来计算该均衡支路计算电量的损耗Qr；二、在充电过程中，某条均衡支路首先开始工作时，根据电量计算公式和电流、电压的计算公式得知，计算该均衡支路电阻损耗的电量公式为其中Ut为均衡支路电阻两端的电压，R为均衡支路的电阻，Δt是电池组在充电过程中，该均衡支路打开到所有的均衡支路都开打的计算时间；该均衡支路消耗的电量Qr是库仑计不需要计算进去的，则N‑1条均衡支路打开的电量损耗就是但由于均衡支路电阻对应的电压UR和库仑计对应的电压Uvcc是不相等的，Uvcc电压大于UR，所以要进行库仑计电量修正的前提是对均衡支路电阻损耗的电量进行等比关系转换，即Q′r′是均衡支路电阻损耗的电量Qr转换后对应于库仑计的电量值；则N‑1条均衡支路电阻损耗的电量对应于库仑计的电量值是假设库仑计计算的电量为Q,则库仑计的第一次电量修正是Q＝Q‑Q′R′；三、在充电过程中，所有的均衡支路都开启，但在电池组的电压还没达到充电停止阀值时，充电器将会继续给电池充电；此时多路比较器电路会通过与门电路来产生一个高电平，除了告知MCU停止计算均衡支路的电量损耗外，还打开另外一条充电分流支路，使得所有流过均衡支路电阻的电流都不流过库仑计的采样电阻，从而提高库仑计的计算精度和减轻MCU的工作量；则库仑计的第二次电量修正是由电路来完成；四、在电池组充满电量前，如果均衡支路的电池电压大于过充电解除电压时，保护板的均衡支路仍然会导通，电池通过该支路放电，直到电池电压低于过充电解除电压时，均衡支路才会关闭；当所有均衡支路中有一条支路停止工作时，多路比较器电路会通过与门电路来产生一个低电平，告知MCU开始计算放电结束后的均衡支路电阻的电量损耗；根据上述，单个均衡支路的电量损耗对应于库仑计的等比转换为N‑1条支路的电量损耗是其中Δt是电池组在完成充电结束前，所有均衡支路中有一条支路关闭到该支路关闭的计算时间；假设库仑计计算的电量为Q，则库仑计第三次电量修正是Q＝Q‑Q″R″；则库仑计三次修正电量的公式为：Q＝Q‑(Q′R′+Q″R″)；由于Q′R′和Q″r″的计算公式一样，所以电池组在完成充电的过中，能直接用公式来完成的计算公式一样，库仑计的电量修正，此时的Δt改为均衡支路一直开启的时间，减去所有均衡支路同时开启时间的差值；五、电池组在实际完成充电的过程中，会由于电池内阻的影响，保护板的IC在充电电流被均衡支路分流的情况下，会检测到均衡支路两端电池电压不一样，由此造成IC输出的均衡控制信号产生振荡；该振荡信号会持续到均衡电路打开，电池两端电压回落不大的时消去，此时电池快要充满电量；均衡控制信号的振荡，会引起所有均衡支路处于不断的同时打开，关闭的状况；由于均衡振荡信号的周期随着电池充电的饱满程度不同而不同，其是一直变化的，所以导致所有均衡支路在反复同时打开、关闭的情况下，最后一条均衡支路打开的顺序是不确定的，随机的；为了消去由保护板IC输出均衡控制振荡信号的影响，需要MCU记录所有均衡支路分别打开的时间，和所有均衡支路一起打开的重叠交叉时间，所记录的均衡支路打开的时间减去所有均衡支路都打开的重叠交叉时间，即为库仑计多计算该均衡支路电阻消耗的电量的时间；所以在均衡振荡信号的影响下，均衡支路对应于库仑计消耗的电量能用公式表示，则N条均衡支路为其中Δt是该均衡支路打开的时间t1，减去的时间t2的差值；则MCU模块在均衡振荡信号影响的情况下，修正库仑计电量的公式为六、假设在N条振荡支路中，有一条均衡支路振荡的时间为0，则有振荡影响的N条均衡支路对库仑计计算电量的修正公式能转变为没有振荡影响的N‑1均衡支路对库仑计计算电量的修正公式电池组在完成充电的过程中，MCU能直接用有振荡影响的公式来完成库仑计电量的修正计算。