[发明专利]一种锂电池管理系统

摘要

本发明公开了一种锂电池管理系统，包括锂电池组模块、主控模块、电压采样模块、电流采样模块、温度采样模块、保护电路、供电电路、电池SOC估算模块、电池均衡模块、数据显示模块、通信隔离模块等。通过电流采样模块，将干路电流转化成电压信号并发送到电池SOC估算模块。根据预先设定的补偿系数及额定容量等，得到SOC的值，并对其进行卡尔曼滤波得到更加准确的SOC值，通过数据显示模块将SOC的值显示出来。本发明采用特定的SOC计算电路结构提高了对数据采样的准确性，同时本发明结构简单、成本低廉、易于大规模生产。

主权项

1.一种锂电池管理系统，其特征在于，包含以下几部分：电池均衡模块(1)、电压采样模块(2)、通信隔离模块(3)、锂电池组模块(4)、供电电路(5)、温度采样模块(6)、电池SOC估算模块(7)、电流采样模块(8)和主控模块(9)，其中，所述供电电路(5)与锂电池组模块(4)相连接，用于为系统提供供电电压；所述电压采样模块(2)用于采集锂电池组模块(4)内各单体锂电池电压，并通过通信隔离模块(3)将电压信息发送给所述主控模块(9)；所述电池均衡模块(1)与电压采集模块(2)相连接，根据所述电压采集模块(2)采样的电压信息启动以均衡各单体电池；所述温度采样模块(6)用于采集锂电池组模块(4)表面的温度并将温度信息发送给所述主控模块(9)；所述电流采样模块(8)用于采集锂电池组模块(4)的电流值，并将电流信息发送给所述主控模块(9)和电池SOC估算模块(7)；所述电池SOC估算模块(7)用于根据电流信息计算电池一段时间内的电量变化量ΔQ和第n时刻的电流i_n并发送给所述主控模块(9)；所述主控模块(9)与电压采样模块(2)、温度采样模块(6)、电池SOC估算模块(7)相连接，通过执行针对三元锂电池的扩展卡尔曼滤波算法并以迭代思路求得锂电池SOC值；该算法执行以下状态方程和量测方程：状态方程：量测方程：y_n＝g(x_n,μ_n)+γ_n；其中，x_n表示第n时刻的电池SOC值；ΔQ表示一段时间内的电量变化量；Q₀表示当前电池总容量，其值利用针对三元锂电池修正的Peukert方程求得：K＝I^n‑1*K₀＝I^‑0.04203*e^0.75113＝1.0138*I^‑0.04203*K₀，上式中，K为利用三元锂电池修正的Peukert方程所求得的估计值，用于估计当前电池总容量Q₀；K₀为电池进行1C放电时的容量，其中，K₀＝I*t，I为放电电流，t为放电时间；η_i表示锂电池充放电倍率补偿系数；η_T表示温度补偿系数；η₀表示老化补偿系数；i_n表示第n时刻的电流，其值由电池SOC估算模块测量得到；Δt为采样时间；ω_n为第n时刻系统过程激励噪声，是一个服从正态分布的随机函数；y_n表示测量得到的电池电压；γ_n为第n时刻观测噪声，是一个服从正态分布的随机函数；g(x_n,μ_n)是由电池模型建立的SOC与电池电压之间的关系，其中，电池模型公式为：