CN105375583A - 动力锂电池组的管理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池管理***技术领域,具体地说是一种能够有效提高锂电池组使用寿命和利用效率的动力锂电池组的管理***及方法,其特征在于设有主控制器以及两个以上与主控制器相连接的子控制器,子控制器经CAN总线与主控制器相连接,所述主控制器中设有微处理器、位于微处理器内的SOC估算单元、与微处理器相连接的A/D转换电路、与A/D转换电路相连接的锂电池组干路电流检测电路、与微处理器相连接的CAN串口、与微处理器相连接的报警电路、与微处理器相连接的均衡状态显示电路、均衡状态控制电路、与微处理器相连接的单体电池数量检测电路;与现有技术相比,具有结构合理、易于扩展、能够显著提高锂电池组工作效率的优点。
Description
技术领域:
本发明涉及锂电池管理***技术领域,具体地说是一种能够有效提高锂电池组使用寿命和利用效率的动力锂电池组的管理***及方法。
背景技术:
将锂电池组作为动力电池使用,能够减少环境污染并缓解日益严重的能源枯竭问题,为了有效延长锂电池组的使用寿命和效率,在实际应用中需要配套电池管理***对锂电池组的电压、温度、充放电电流等参数进行实时监控,并根据监控结果做出相应的控制动作。由于锂电池组中包含多个单体锂电池,不同的单体锂电池在充放电过程中存在差异,为了提高充放电效率、延长电池组的使用寿命,应该对单体电池之间的差异进行均衡,并通过相应的管理电路实现对充放电过程的安全监控管理。
除此之外,现阶段的动力锂电池组多采用直接输出直流电的形式,无法满足大多数交流电供电的电器的使用。
发明内容:
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足,提出了一种结构合理、扩展简便,能够有效提高锂电池组使用寿命和利用效率的动力锂电池组的管理***及方法。
本发明可以通过以下措施达到:
一种动力锂电池组的管理***,其特征在于设有主控制器以及两个以上与主控制器相连接的子控制器,子控制器经CAN总线与主控制器相连接,所述主控制器中设有微处理器、位于微处理器内的SOC估算单元、与微处理器相连接的A/D转换电路、与A/D转换电路相连接的锂电池组干路电流检测电路、与微处理器相连接的CAN串口、与微处理器相连接的报警电路、与微处理器相连接的均衡状态显示电路、与微处理器相连接的均衡状态控制电路、与微处理器相连接的单体电池数量检测电路;所述单体电池数量检测电路包括与锂电池组相连并用于将锂电池组中电压高于微处理器中工作电压的节点电压值降低至微处理器工作电压范围内的电压增益模块、用于将电压增益模块输出的多个待检测电压进行选择并将多个待检测电压分时输入至微处理器的电压多路选择模块、用于对电压多路选择模块输入的电压值与电池组中最高节点电压进行比较的电压比较模块、用于根据电压比较模块输出结果判断电池组内单体电池数目的电池数目判断模块;所述子控制器中设有单片机以及分别与单片机相连接的均衡电路、温度检测电路、电压检测电路、通信电路,所述均衡电路设有与单片机相连接的继电器,继电器的另一端分别与两组三极管电路中的三极管基极相连,每组三极管电路均采用两个并联的三极管组成,两个并联的三极管的基极上连接放电电阻,两个并联的三极管的发射极并联并与锂电池组内的单体电池的负极相连接,两个并联三极管的集电极与锂电池组内单体电池的正极相连接,所述三极管采用NPN型。
本发明所述单体电池数量检测电路中设有两路以上相同的电压增益模块,用于获得锂电池组内多个节点电压值。
本发明所述子控制器中电压检测电路设有运算放大器,运算放大器的输出端与线性光耦相连接,线性光耦的反馈端与运算放大器相连接,线性光耦的输出端与电压跟随器电路线连接,完成对锂电池组内单体电池的电压隔离检测。
本发明还设有与主控制器相连接的逆变电路,逆变电路的控制端与主控制器相连接,逆变电路的输入端与锂电池组相连接,用于完成锂电池组交流电的输出。
本发明还提出了一种动力锂电池组的管理方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:将锂电池组与动力锂电池组的管理***相连接,主控制器中的干路电流检测电路检测锂电池组的充放电电流值,主控制器中的单体电池数量检测电路对锂电池组中多节点电压值进行采集,完成电池组内单体电池数目的判断;
步骤2:根据电池组内单体电池的数目,扩展/减少子控制器,子控制器均经CAN总线与主控制器相连接,使子控制器与单体电池一一对应;
步骤3:通过子控制器中的电压检测电路完成对锂电池组内各个单体电池电压值的获取,并将所采集数据通过CAN总线上报至主控制器;
步骤4:主控制器根据接收的数据完成SOC估算,并根据估算结果向子控制器下达均衡控制命令;
步骤5:在子控制器通过均衡电路对相应的单体电池进行均衡处理时,主控制器通过均衡状态显示电路指示出当前进行均衡处理的单体电池的数量和位置。
本发明与现有技术相比,具有结构合理、易于扩展、能够显著提高锂电池组工作效率和使用寿命等显著的优点。
附图说明:
附图1是本发明的结构框图。
附图2是本发明中主控制器的结构框图。
附图3是本发明中子控制器的结构框图。
附图标记:主控制器1、子控制器2、微处理器3、SOC估算单元4、A/D转换电路5、锂电池组干路电流检测电路6、CAN串口7、报警电路8、均衡状态显示电路9、均衡状态控制电路10、单体电池数量检测电路11、单片机12、均衡电路13、温度检测电路14、电压检测电路15、通信电路16。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示,本发明提出了一种动力锂电池组的管理***,其特征在于设有主控制器1以及两个以上与主控制器1相连接的子控制器2,子控制器2经CAN总线与主控制器1相连接,所述主控制器1中设有微处理器3、位于微处理器3内的SOC估算单元4、与微处理器3相连接的A/D转换电路5、与A/D转换电路5相连接的锂电池组干路电流检测电路6、与微处理器3相连接的CAN串口7、与微处理器3相连接的报警电路8、与微处理器3相连接的均衡状态显示电路9、与微处理器3相连接的均衡状态控制电路10、与微处理器3相连接的单体电池数量检测电路11;
所述单体电池数量检测电路11包括与锂电池组相连并用于将锂电池组中电压高于微处理器中工作电压的节点电压值降低至微处理器工作电压范围内的电压增益模块、用于将电压增益模块输出的多个待检测电压进行选择并将多个待检测电压分时输入至微处理器的电压多路选择模块、用于对电压多路选择模块输入的电压值与电池组中最高节点电压进行比较的电压比较模块、用于根据电压比较模块输出结果判断电池组内单体电池数目的电池数目判断模块;
所述子控制器2中设有单片机12以及分别与单片机12相连接的均衡电路13、温度检测电路14、电压检测电路15、通信电路16,所述均衡电路13设有与单片机12相连接的继电器,继电器的另一端分别与两组三极管电路中的三极管基极相连,每组三极管电路均采用两个并联的三极管组成,两个并联的三极管的基极上连接放电电阻,两个并联的三极管的发射极并联并与锂电池组内的单体电池的负极相连接,两个并联三极管的集电极与锂电池组内单体电池的正极相连接,所述三极管采用NPN型。
本发明所述单体电池数量检测电路11中设有两路以上相同的电压增益模块,用于获得锂电池组内多个节点电压值。
本发明所述子控制器2中电压检测电路15设有运算放大器,运算放大器的输出端与线性光耦相连接,线性光耦的反馈端与运算放大器相连接,线性光耦的输出端与电压跟随器电路线连接,完成对锂电池组内单体电池的电压隔离检测。
本发明还设有与主控制器1相连接的逆变电路16,逆变电路16的控制端与主控制器1相连接,逆变电路16的输入端与锂电池组相连接,用于完成锂电池组交流电的输出。
本发明还提出了一种动力锂电池组的管理方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:将锂电池组与动力锂电池组的管理***相连接,主控制器中的干路电流检测电路检测锂电池组的充放电电流值,主控制器中的单体电池数量检测电路对锂电池组中多节点电压值进行采集,完成电池组内单体电池数目的判断;
步骤2:根据电池组内单体电池的数目,扩展/减少子控制器,子控制器均经CAN总线与主控制器相连接,使子控制器与单体电池一一对应;
步骤3:通过子控制器中的电压检测电路完成对锂电池组内各个单体电池电压值的获取,并将所采集数据通过CAN总线上报至主控制器;
步骤4:主控制器根据接收的数据完成SOC估算,并根据估算结果向子控制器下达均衡控制命令;
步骤5:在子控制器通过均衡电路对相应的单体电池进行均衡处理时,主控制器通过均衡状态显示电路指示出当前进行均衡处理的单体电池的数量和位置。
本发明与现有技术相比,具有结构合理、易于扩展、能够显著提高锂电池组工作效率和使用寿命等显著的优点。
Claims (5)
1.一种动力锂电池组的管理***,其特征在于设有主控制器以及两个以上与主控制器相连接的子控制器,子控制器经CAN总线与主控制器相连接,所述主控制器中设有微处理器、位于微处理器内的SOC估算单元、与微处理器相连接的A/D转换电路、与A/D转换电路相连接的锂电池组干路电流检测电路、与微处理器相连接的CAN串口、与微处理器相连接的报警电路、与微处理器相连接的均衡状态显示电路、与微处理器相连接的均衡状态控制电路、与微处理器相连接的单体电池数量检测电路;所述单体电池数量检测电路包括与锂电池组相连并用于将锂电池组中电压高于微处理器中工作电压的节点电压值降低至微处理器工作电压范围内的电压增益模块、用于将电压增益模块输出的多个待检测电压进行选择并将多个待检测电压分时输入至微处理器的电压多路选择模块、用于对电压多路选择模块输入的电压值与电池组中最高节点电压进行比较的电压比较模块、用于根据电压比较模块输出结果判断电池组内单体电池数目的电池数目判断模块;
所述子控制器中设有单片机以及分别与单片机相连接的均衡电路、温度检测电路、电压检测电路、通信电路,所述均衡电路设有与单片机相连接的继电器,继电器的另一端分别与两组三极管电路中的三极管基极相连,每组三极管电路均采用两个并联的三极管组成,两个并联的三极管的基极上连接放电电阻,两个并联的三极管的发射极并联并与锂电池组内的单体电池的负极相连接,两个并联三极管的集电极与锂电池组内单体电池的正极相连接,所述三极管采用NPN型。
2.根据权利要求1所述的一种动力锂电池组的管理***,其特征在于所述单体电池数量检测电路中设有两路以上相同的电压增益模块。
3.根据权利要求1所述的一种动力锂电池组的管理***,其特征在于所述子控制器中电压检测电路设有运算放大器,运算放大器的输出端与线性光耦相连接,线性光耦的反馈端与运算放大器相连接,线性光耦的输出端与电压跟随器电路线连接,完成对锂电池组内单体电池的电压隔离检测。
4.根据权利要求1所述的一种动力锂电池组的管理***,其特征在于还设有与主控制器相连接的逆变电路,逆变电路的控制端与主控制器相连接,逆变电路的输入端与锂电池组相连接,用于完成锂电池组交流电的输出。
5.一种动力锂电池组的管理方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:将锂电池组与动力锂电池组的管理***相连接,主控制器中的干路电流检测电路检测锂电池组的充放电电流值,主控制器中的单体电池数量检测电路对锂电池组中多节点电压值进行采集,完成电池组内单体电池数目的判断;
步骤2:根据电池组内单体电池的数目,扩展/减少子控制器,子控制器均经CAN总线与主控制器相连接,使子控制器与单体电池一一对应;
步骤3:通过子控制器中的电压检测电路完成对锂电池组内各个单体电池电压值的获取,并将所采集数据通过CAN总线上报至主控制器;
步骤4:主控制器根据接收的数据完成SOC估算,并根据估算结果向子控制器下达均衡控制命令;
步骤5:在子控制器通过均衡电路对相应的单体电池进行均衡处理时,主控制器通过均衡状态显示电路指示出当前进行均衡处理的单体电池的数量和位置。
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