WO2017118931A1 - 随时监控并更换单体电池的方法、管理***及均衡充电装置 - Google Patents
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- WO2017118931A1 WO2017118931A1 PCT/IB2017/050038 IB2017050038W WO2017118931A1 WO 2017118931 A1 WO2017118931 A1 WO 2017118931A1 IB 2017050038 W IB2017050038 W IB 2017050038W WO 2017118931 A1 WO2017118931 A1 WO 2017118931A1
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
Definitions
- the present invention relates to a method for monitoring, switching, and replacing a single battery, various battery packs, and battery modules at all levels, a battery management system, and a balanced charging device, which can be applied to all of the required one or more A system that combines series and parallel to provide energy and is capable of equalizing charging each cell.
- An electric vehicle battery pack is composed of a plurality of battery strings stacked in parallel.
- a typical battery pack has approximately 96 batteries, each of which is a 4. 2V lithium-ion battery, which produces a total voltage of more than 400V.
- the automotive power system treats the battery pack as a single high-voltage battery, charging and discharging the entire battery pack each time, the battery control system must consider each battery condition independently. If one battery pack in the battery pack has a lower capacity than the other batteries, the charge state will gradually deviate from the other batteries after multiple charge/discharge cycles. If the state of charge of this battery is not periodically balanced with other cells, it will eventually enter a deep discharge state, causing damage and eventually forming a battery pack failure. To prevent this from happening, the voltage of each battery must be monitored to determine the state of charge.
- the present invention provides a more comprehensive monitoring system than the current conventional battery pack monitoring system, which can hierarchically monitor the single cell of the lowest layer of the entire structure. In this way, when a battery is abnormal, it can be replaced at the first time without replacing the entire battery pack.
- a battery system that can monitor and replace a single battery at any time, and can be applied to all systems requiring more than one battery in parallel, series, and series-parallel combination, the system includes a single Body battery, primary battery pack, secondary battery pack, multi-level battery pack of three or more levels, battery monitoring chip, total control box; the system can monitor the operation of all the batteries of the entire battery pack at any time, showing the whole The status of the battery system, and the alarm function can be set according to the technical specifications of the battery, as well as the functions of the battery unit of the automatic and/or manual switch, the battery pack of each level, and the battery modules of each level.
- a more specific technical solution may also be:
- the system adopts a tree-like monitoring system, and the first level monitors the single battery, and the second level monitors 1+ n blocks of battery cells connected in parallel by a series of monitored batteries.
- the third stage monitors the 1+n group of battery modules that are connected in series by the battery cells in parallel. If the battery pack requires more battery module combinations, then the monitoring structure above the third level will be analogized according to this structure. Eventually all messages are passed to the master control box.
- the total control box can monitor the status of all the single battery cells, the battery packs at all levels, and the battery modules of each level at any time, and then set certain alarm technical indicators according to the battery state of each level of the monitoring chip to the total control box.
- a three-level battery module has four secondary battery packs connected in parallel, one of which has a voltage lower than 30% of the normal voltage and displays each problematic battery.
- the battery pack or the problematic unit cell can be turned off by a control switch (including two modes of automatic switch and/or manual switch). Thus the overall voltage of the battery pack will not be affected.
- the single faulty battery can be directly replaced according to the state of the battery displayed on the total control box, without replacing the entire battery pack. It is also possible to turn off the individual cells of the overheated temperature, the battery packs of the various stages, and the battery modules of the various stages.
- the states of the battery modules and the battery modules of the various stages including but not limited to voltage, current, and power, are balanced to each other to achieve the highest efficiency of the overall battery system at that time.
- the present invention has the following beneficial effects compared with the prior art:
- the state of all the batteries of the entire battery pack of the battery system can be monitored at any time, and then the technology is turned off by the total control box.
- a battery or battery pack with an abnormal indicator so as not to reduce the efficiency of the entire system or cause a safety hazard.
- a battery management method characterized in that: by monitoring a single-cell single-cell battery and different levels of battery packs and battery modules, each single-cell battery, and each level of the battery pack and the battery module are grasped.
- Technical indicators and according to technical indicators to determine the alarm, turn off or turn on the single battery and / or the battery pack, battery module; technical indicators include but are not limited to voltage, current, resistance, capacitance, power, temperature, the way one is in each A single battery, and each level of the battery pack and the battery module are equipped with a monitoring chip, which can monitor each single battery, and the technical specifications of each level of the battery pack and the battery module, and is determined according to technical specifications.
- Alarming, turning off or turning on the single battery and/or the battery pack, the battery module, and the second method is to install the single chip device in the total control box, and monitor the device on each single battery and each level of the battery pack.
- Chip the single chip can monitor the technical specifications of each single cell and each level of battery pack, and according to the technology Alarm indicators decided, closing or opening of the cell and / or the battery, the battery module.
- the above battery management method is divided into three stages, and is characterized by: (1) battery indicator detection stage: detecting battery technical indicators, including but not limited to voltage, current, resistance, capacitance, power, temperature, such as detection The voltage is judged whether each single cell is overcharged and discharged. At this time, the equalization bypass circuit does not work, the main power supply charges the battery pack, and the duty ratio of the golden oxide half field effect transistor is calculated according to the control algorithm, (2) repairing with a small current Charging stage, (3) equalization stage: According to the calculated duty ratio, the gold-oxygen half-field transistor in the switch bypass circuit is controlled, and the corresponding single-cell battery is charged, and the current flowing through each unit cell is Different and constantly changing.
- a battery management system and a balanced charging device are characterized in that: a battery management system and a balanced charging device capable of monitoring and replacing a single battery at any time by using a tree-like monitoring system, which can be applied to all of the required one or more singles.
- the system includes a parallel battery, a series connection, and a series-parallel combination system, the system includes a first-level single battery, a secondary battery group, three-stage and three-level multi-level battery modules, a battery monitoring chip, a single-chip microcomputer, and a total control box;
- the system adopts a tree-like monitoring system, which monitors the single-cell battery by the first-level, the second-level monitoring 1+n block is connected to the battery pack in parallel with the battery of the first-level monitoring, and the third-level monitoring 1+n group is monitored by the second-level.
- the battery module with battery packs connected in series and parallel. If the battery pack requires more battery module combinations, the monitoring structure above the third level is also analogized according to this structure.
- all the messages are transmitted to the total control box, and the total control box can be used at any time.
- the battery status of the total control box sets a certain alarm technical indicator, and performs automatic switching and/or manual switching of each single battery, each battery pack, and various battery modules.
- the device can monitor all the batteries of the entire battery pack at any time. Operation status, display the status of the entire battery system, and can set the alarm function according to the specifications of the single battery and the battery packs of each level, and automatically and/or manually switch the individual cells, the battery packs of all levels, the battery modules of each level. The function.
- the battery management system and the equalization charging device are characterized in that: the single chip microcomputer alternately connects the high voltage battery and the low voltage battery through the capacitor and/or the monitoring chip and/or the switch, and the capacitor receives the charging of the high voltage battery. Discharge the low-voltage battery and transfer the excess power to the unfilled battery until the two batteries The balance of electricity.
- the battery management system and the equalization charging device are characterized in that: a tree-like monitoring system, the monitoring system of the most basic layer monitors the single battery, and the upper system monitors the battery pack composed of the 1+n battery. Then, the superior system monitors the battery modules composed of the battery packs of the 1+n group, and so on, and finally the monitoring results of the single cells, the battery packs at all levels, and the battery modules of the various levels can be displayed by the total control box.
- the battery management system and the equalization charging device are characterized in that: the monitoring chip is connected to a parallel equalization circuit to achieve the function of shunting.
- the equalization device can Preventing it from overcharging, continuing to charge the unfilled battery, and being able to measure the cell and the battery's specifications, including but not limited to voltage, current, resistance, capacitance, power, temperature, and the ability to switch individual cells and The battery pack.
- the battery management system and the equalization charging device are characterized in that: the total control box is connected with the single battery and the battery packs of each level, the battery module monitoring chips of each level, receives and transmits signals, and displays the state of the entire battery system.
- Each cell can be discharged to the same level one by one through the same load before charging, and then constant current charging is performed, each cell is balanced, and an alarm function is set according to the technical specifications of the battery, and automatic and/or Manually switch the functions of each single battery, each battery pack, and various battery modules;
- the total control box can be directly connected to the single battery, the battery pack of each level, the battery module of each level, or through each The battery module is connected to each of the battery packs, and the battery packs of each stage are connected to the layered indirect control mode of each unit battery.
- the battery management system and the equalization charging device are characterized in that: the total control box can sequentially and regularly detect the single battery and uniformly charge, and can ensure the battery pack when charging the battery pack. Each single cell will not be overcharged or overdischarged; when the battery pack is not being charged, it can also be switched between the microcontroller and/or the control monitor chip to introduce additional charge into the lower voltage cell to achieve balance.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a battery management system of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic diagram of a duty cycle average charging path of the present invention.
- the operation of the primary battery 5 is monitored by the monitoring of the primary monitoring chip 1 and the data is transmitted to the overall control box 4.
- the secondary monitoring chip 2 monitors the operation of the secondary battery pack 6 composed of 1+n battery strings in parallel and transmits the data to the overall control box 4.
- the monitoring chip 3 of the third level and the third level monitors the operation of the three-stage and three-level battery modules 7 composed of the 1+n battery packs in series and parallel, and transmits the data to the total control box 4.
- the technical indicators for alarming and switching the battery are set.
- each cell voltage is lower than the normal value of 70% alarm, the temperature is higher than the normal value of 15% alarm, the voltage is automatically turned off below 50% of the normal value, higher than 30% of the normal value is automatically turned off.
- the controller 4 when there is no charging power source 8, when the controller 4 detects that the voltage of the battery 1 (part 9) is high, the controller 4 transmits the MOSFET half-effect transistor 1 (part 17). After the inductor 1 (part 13), the MOSFET half-effect transistor 1 (part 17) is filled with the inductor 1 (part 13), and immediately turns on, then the inductor 1 (part 13) distributes the charge just charged to the other Battery 2 (Part 10) to battery n, diode 1 (Part 21) functions under normal conditions, avoiding other batteries, inductive discharge, and DC short circuit under static conditions.
- the controller 4 when the controller 4 detects that the voltage of the battery 2 (part 10) is high, the controller 4 punches the inductor 2 through the metal oxide half field effect transistor 2 (part 18) (part 14) ), the MOS half-effect transistor 2 (Part 18) fills the inductor 2 (Part 14) and turns it on immediately, then the inductor 2 (Part 14) distributes the charge just charged to the battery 1 (Part 19), Level 2
- the function of tube 2 (part 22) is to prevent other batteries, inductors from discharging, and forming a DC short circuit under static conditions under normal conditions.
- the controller 4 when the controller 4 detects that the voltage of the battery 3 (part 11) is high, the controller 4 punches the inductor 3 through the MOS field effect transistor 3 (part 19) (part 15) ), the MOS half-effect transistor 3 (Part 19) fills the inductor 3 (Part 15) and turns it on immediately, after which the inductor 3 (Part 15) distributes the charge just charged to the battery 1 (Part 9) and the battery 2 (Part 10), diode 3 (Part 23) functions under normal conditions, avoiding other batteries, inductive discharge, and DC short circuit under static conditions.
- the controller punches the inductor through the gold-oxygen half-effect transistor n: !, the gold-oxygen half-effect transistor n charges the inductor:! , immediately turn on, then the inductor n distributes the charge that has just been charged to the battery 1 and the battery n 1 .
- the function of diode 1 to diode n is under normal conditions, avoiding other batteries, inductive discharge, and forming a DC short circuit under static conditions.
- a monitoring chip is required on each battery, and the controller can monitor the technical specifications of each battery at any time, including but not limited to voltage, current, temperature, etc., and then quickly achieve the battery through the above technical means.
- the balance of technical indicators including but not limited to voltage, current, temperature, etc.
- each of the unit cells can be charged in a balanced manner.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
一种可随时监控、开关并更换单体电池、各级电池组、及各级电池模块的电池管理***及均衡充电装置，可以应用在所有需要1块以上电池串并联结合来提供能量的***中。解决了现行的电池组监控***无法监控到整个结构最下层的单体电池，导致电池组只能在故障后整体更换，造成的资源浪费问题。所有的讯息都传递到总控制盒。本***可以随时监控整个电池***里每一个单一电池的状态，设定一定的报警技术指标，进行自动和/或手动开关各单体电池、各级电池组、及各级电池模块。因此，在维修电池组时，可以根据总控制盒的电池状态显示，直接更换有问题的单体电池、各级电池组，而不用更换完好的电池，并能够对每一单体电池均衡充电。
Description
随时监控并更换单体电池的方法、 电池管理***及均衡充电装置
技术领域
[0001] 本发明涉及到的是一种随时监控、 开关并更换单体电池、 各级电池组、 及各级电池模块的方法、 电池管理***及均 衡充电装置， 可以应用在所有需要 1块以上串并联结合来提供能量的***中， 并能够对每一单体电池均衡充电。
背景技术
[0002] 电动汽车电池组由多个电池串并联叠置组成。 一个典型的电池组大约有 96个电池， 每个电池为 4. 2V的锂离子电池， 这样的电池组可产生超过 400V的总电压。 尽管汽车电源***将电池组看作单个高压电池， 每次都对整个电池组进行充电和 放电， 但电池控制***必须独立考虑每个电池的情况。 如果电池组中的一个电池容量低于其他电池， 那么经过多个充电 /放 电周期后， 其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡， 那么它最终将进入深 度放电状态， 从而导致损坏， 并最终形成电池组故障。 为防止这种情况发生， 每个电池的电压都必须监视， 以确定充电状态。
[0003] 但是现行的电池组监控通常都没有监控到整个结构最下层的单体电池， 所以导致电池组只能在故障后整体更换， 造 成了资源的浪费。
发明内容
[0004] 为解决上述问题， 本发明提供了一种比现行传统电池组监控***更加全面的监控***， 可以分级监控到整个结构最 下层的单体电池。 这样在某个电池出现异常时就可以第一时间更换， 而不用去更换整个电池组。
[0005] 本发明所采用的技术方案是： 一种可以随时监控并更换单一电池的电池***， 可以应用在所有需要 1块以上电池并 联、 串联、 及串并联结合的***中， 该***包括单体电池、 一级电池组、 二级电池组、 三级及三级以上的多级电池组、 电池 监控芯片、 总控制盒； 该***可以随时监控到整个电池组所有电池的运行情况， 显示整个电池***的状态， 并且可以根据电 池的技术指标设定报警功能， 以及自动和 /或手动开关的单体电池、 各级电池组、 及各级电池模块的功能。
[0006] 上述技术方案中， 更具体的技术方案还可以是： 装备有本发明的工具在运行时， 本***采用树状监控体系， 由第一 级监控单体电池，第二级监控 1+n块由一级监控的电池串并联的电池组。第三级监控 1+n组由二级监控的电池组串并联的电 池模块。 如果该电池组需要更多电池模块组合， 那么第三级以上的监控结构也依此结构向上类推。最终所有的讯息都传递到 总控制盒。 总控制盒可以随时监控整个电池***所有单体电池、 各级电池组、 各级电池模块的状态， 然后根据每一级监控芯 片传递到总控制盒的电池状态设定一定的报警技术指标， 进行自动开关和 /或手动开关各单体电池、 各级电池组、 及各级电 池模块。 例如某三级电池模块有 4个二级电池组并联进行供电， 其中一个二级电池组的电压低于正常电压的 30%， 并且显示 了每个有问题的电池。 这时可以由控制开关 （包括自动开关和 /或手动开关的两种模式） 来关闭该电池组或有问题的单体电 池。 这样该电池组的整体电压就不会受到影响。 而故障的电池组可以在更换时， 可以根据总控制盒上显示的电池状态， 直接 更换单个故障的电池， 而不需要把整个电池组都更换掉。 也可关闭温度过高的各单体电池、 各级电池组、 及各级电池模块。
使得各级电池组、 各级电池模块输出的、 包含但不限于电压、 电流、 电量达到彼此平衡的状态， 以发挥当时整体电池***的 最高效率。
[0007] 由于采用上述技术方案， 本发明与现有技术相比具有如下有益效果： 根据本发明装备的工具， 可以随时监控电池系 统整个电池组的所有电池的状态，然后通过总控制盒关闭技术指标不正常的电池或电池组， 以免降低整个***的效率或者造 成安全的隐患。 并且维修时， 可以直接更换有问题的单体电池、 和 /或各级电池组、 和 /或各级电池模块， 而不用更换完好的 电池。 避免了资源的浪费。
本发明的技术特征
[0008] 一种电池管理方法， 其特征在于： 通过监控最基层的单体电池及不同级别的电池组、 电池模块， 来掌握每一单体电 池、 及每一级别的电池组、 电池模块的技术指标， 并根据技术指标决定报警、 关闭或打开该单体电池及 /或该电池组、 电池 模块； 技术指标包含但不限于电压、 电流、 电阻、 电容、 电量、 温度， 方式一是在每一单体电池、 及每一级别的电池组、 电 池模块上都装置监控芯片， 该监控芯片可以监控每一单体电池、 及每一级别电池组、 电池模块的技术指标， 并且根据技术指 标决定报警、 关闭或打开该单体电池及 /或该电池组、 该电池模块， 方式二是把单片机装置在总控制盒中， 在每一单体电池、 及每一级别的电池组上都装置监控晶片， 该单片机可以监控每一单体电池、及每一级别的电池组的技术指标， 并且根据技术 指标决定报警、 关闭或打开该单体电池及 /或该电池组、 电池模块。
[0009] 上述的电池管理方法， 分为三个阶段， 其特征在于： （1 ) 电池指标检测阶段： 检测电池技术指标， 包含但不限于电 压、 电流、 电阻、 电容、 电量、 温度， 如检测电压判断各单体电池是否过充放， 此时均衡旁路电路不工作， 主电源对电池组 充电， 根据控制算法计算金氧半场效晶体管的占空比， （2 ) 以小电流进行修复性充电阶段， （3 )均充阶段： 根据计算所得的 占空比控制开关旁路电路中的金氧半场效晶体管、以均充对应的单体电池，流经各单体电池的电流是各不相同并不断变化的。
[0010] 一种电池管理***及均衡充电装置、 其特征在于： 一种采用树状监控体系可以随时监控并更换单块电池的电池管理 ***及均衡充电装置， 可以应用在所有需要 1块以上单体电池并联、 串联、 及串并联结合的***中， 该***包括一级单体电 池、 二级电池组、 三级及三级以上的多级电池模块、 电池监控芯片、 单片机、 总控制盒； 本***采用树状监控体系， 由第一 级监控单体电池，第二级监控 1+n块由一级监控的电池串并联的电池组，第三级监控 1+n组由二级监控的电池组串并联的电 池模块， 如果该电池组需要更多电池模块组合， 那么第三级以上的监控结构也依此结构向上类推， 最终所有的讯息都传递到 总控制盒， 总控制盒可以随时监控整个电池***所有单体电池、 各级电池组、 各级电池模块的状态， 然后根据每一级监控芯 片传递到总控制盒的电池状态设定一定的报警技术指标， 进行自动开关和 /或手动开关各单体电池、 各级电池组、 及各级电 池模块， 该装置可以随时监控到整个电池组所有电池的运行情况， 显示整个电池***的状态， 并且可以根据单体电池及各级 电池组的技术指标设定报警功能， 以及自动和 /或手动开关各单体电池、 各级电池组、 各级电池模块的功能。
[0011] 所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 单片机通过电容和 /或监控芯片和 /或开关， 交替地连接高电压 电池及低电压电池， 电容接受高电压电池的充电， 再向低电压电池放电， 转移多余的电量到没有充满的电池中， 直到两电池
的电量平衡。
[0012] 所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 是一种树状监控体系， 最基层的监控***监控单体电池， 上一 级***监控 1+n块电池组成的电池组， 再上级***监控 1+n组的电池组组成的电池模块， 依次类推， 最后可由总控制盒显示 各单体电池、 各级电池组、 及各级电池模块的监控结果。
[0013]所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 监控芯片连接到一个并联均衡电路，以达到分流的作用， 在这种 模式下，当某节电池首先充满时， 均衡装置能阻止其过充， 继续对未充满的电池充电， 并且能够测量单体电池及该电池组的 技术指标， 包含但不限于电压、 电流、 电阻、 电容、 电量、 温度， 并能开关单体电池及该电池组。
[0014] 所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 总控制盒与单体电池及各级电池组、 各级电池模块监控芯片连 接， 接受并传递信号， 显示整个电池***的状态， 可以在充电前对每个单体电池逐一通过同一负载放电至同一水平，然后再 进行恒流充电，平衡每个单体电池，并根据电池的技术指标设定报警功能，以及自动和 /或手动开关各单体电池、各级电池组、 各级电池模块的功能； 总控制盒可以是直接连接到单体电池、 各级电池组、 各级电池模块的直接控制模式， 也可以是通过各 级电池模块连接至各级电池组， 各级电池组连接到各单体电池的分层间接控制模式。
[0015] 所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 总控制盒可以定序、 定时、 单独检测单体电池及均匀充电， 在 对电池组进行充电时， 能保证电池组中的每一单体电池不会过度充电或过度放电； 不对电池组进行充电时， 也可以通过单片 机和 /或控制监控芯片的切换， 导入额外的电荷到电压较低的单体电池中以达到平衡。
发明附图说明
[0016] 图 1本发明的电池管理***示意图。
[0017] 图 2 本发明的占空比均充电路示意图。
零件编码说明：
1一级监控芯片
2 二级监控芯片
3三级及三级以上监控芯片
4 总控制盒
5 一级电池
6 二级电池组
7 三级及三级以上电池模块
8 充电电源
9 电池 1
10 电池 2
11 电池 3
12 电池 4
13 电感 1
14 电感 2
15 电感 3
16 电感 4
17 金氧半场效晶体管 1
18 金氧半场效晶体管 2
19 金氧半场效晶体管 3
20 金氧半场效晶体管 4
21 二极管 1
22 二极管 2
23 二极管 3
24 二极管 4
25 旁路 1
26 旁路 2
27 旁路 3
28 旁路 4 具体实 it¾¾
[0018] 结合附图和实施例对本发明做出进一步说明， 并说明起到的作用。 下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详 细描述。 对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的， 而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。 实施例 1 :
[0019] 如图 1所述， 由一级监控芯片 1 的监控监控一级电池 5的运行情况并将数据传输到总控制盒 4。 由二级监控芯片 2 监控由 1+n块电池串并联组成的二级电池组 6的运行情况并将数据传输到总控制盒 4。再由三级及三级以上监控芯片 3监控 由 1+n组电池组串并联组成的三级及三级以上电池模块 7的运行情况并将数据传输到总控制盒 4。然后在总控制盒 4设定需 要报警和开关电池的技术指标。 实施例 2 :
[0020]例如每一单体电池电压低于正常值的 70%报警， 温度高于正常值的 15%报警， 电压低于正常值的 50%自动关闭， 高于
正常值的 30%自动关闭。 在维修电池组时， 可以根据总控制盒的电池状态显示， 直接更换掉有问题的单体电池、 和 /或各级 电池组、 和 /或各级电池模块， 而不用更换完好的的单体电池、 和 /或各级电池组、 和 /或各级电池模块。
实施例 3 (不充电时平衡每一单体电池）：
[0021]如图 2所述， 在没有充电电源 8时， 当控制器 4监测出电池 1 (零件 9 ) 电压高的时候， 控制器 4就透过金氧半场效 晶体管 1 (零件 17 ) 来冲电感 1 (零件 13 )， 金氧半场效晶体管 1 (零件 17 ) 充完电感 1 (零件 13 )， 马上打开， 之后电感 1 (零件 13 ) 就把刚才充进去的电荷分配到其他的电池 2 (零件 10 ) 到电池 n， 二级管 1 (零件 21 ) 的功能是在正常状态下， 避免其他电池、 电感放电、 在静态下形成直流短路。
[0022] 如图 2所述， 当控制器 4监测出电池 2 (零件 10 ) 电压高的时候， 控制器 4就透过金氧半场效晶体管 2 (零件 18 ) 来冲电感 2 (零件 14)， 金氧半场效晶体管 2 (零件 18 ) 充完电感 2 (零件 14)， 马上打开， 之后电感 2 (零件 14 )就把刚才 充进去的电荷分配到电池 1 (零件 19 )， 二级管 2 (零件 22 ) 的功能是在正常状态下， 避免其他电池、 电感放电、 在静态下 形成直流短路。
[0023] 如图 2所述， 当控制器 4监测出电池 3 (零件 11 ) 电压高的时候， 控制器 4就透过金氧半场效晶体管 3 (零件 19 ) 来冲电感 3 (零件 15 )， 金氧半场效晶体管 3 (零件 19 ) 充完电感 3 (零件 15 )， 马上打开， 之后电感 3 (零件 15 )就把刚才 充进去的电荷分配到电池 1 (零件 9 ) 及电池 2 (零件 10 ) , 二级管 3 (零件 23 ) 的功能是在正常状态下， 避免其他电池、 电感放电、 在静态下形成直流短路。
[0024] 如图 2所述， 依次类推， 当电池 n电压高的时候， 控制器就透过金氧半场效晶体管 n来冲电感：!， 金氧半场效晶体 管 n充完电感：!， 马上打开， 之后电感 n就把刚才充进去的电荷分配到电池 1及电池 n 1。 二级管 1到二级管 n的功能是在 正常状态下， 避免其他电池、 电感放电、 在静态下形成直流短路。
[0025] 如图 2所述， 每个电池上需要有一个监测晶片， 控制器可以随时监控每一个电池的技术指标， 包括但不限于电压、 电流、 温度等， 然后快速通过上述技术手段达成电池的技术指标的平衡， 包括但不限于电压、 电流、 温度等。
[0026] 如图 2所述的电池及旁路虽然只有 4个， 但是可以一直扩展到 n个， 凡是符合本占空比均充电路示意图原理的改变 均落入本发明的保护范围。 实施例 4 (充电时均充每一单体电池）：
[0027] 如图 2所述。 在有充电电源 8时， 同实施例 3、 [0021]至 [0026]所述， 可以均衡充电每一单体电池。
[0028] 虽然结合参照示例性实施方式对本发明进行了说明描述， 但是应当理解本发明并不局限于公开的实施例、 以及说明 书中详细描述和示出的具体实施方式， 而且， 在本发明的原理和范围之内， 可以对本发明进行修改， 以引入本说明书未说明 的任何改变、 替换或者等效组件， 而不脱离本发明的范围， 本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变， 所有 的这种改变均落入本发明的保护范围。
Claims
O 2017/118931 权 利 要 求 书 PCT/IB2017/050038
6 一种电池管理方法， 其特征在于： 通过监控最基层的单体电池及不同级别的电池组、 电池模块， 来掌握每一单体电池、 及每一级别的电池组、 电池模块的技术指标， 并根据技术指标决定报警、 关闭或打开该单体电池及 /或该电池组、 电池 模块； 技术指标包含但不限于电压、 电流、 电阻、 电容、 电量、 温度， 方式一是在每一单体电池、 及每一级别的电池 组、 电池模块上都装置监控芯片， 该监控芯片可以监控每一单体电池、 及每一级别电池组、 电池模块的技术指标， 并 且根据技术指标决定报警、关闭或打开该单体电池及 /或该电池组、该电池模块，方式二是把单片机装置在总控制盒中， 在每一单体电池、 及每一级别的电池组上都装置监控晶片， 该单片机可以监控每一单体电池、 及每一级别的电池组的 技术指标， 并且根据技术指标决定报警、 关闭或打开该单体电池及 /或该电池组、 电池模块。
如权利要求 1所述的电池管理方法分为三个阶段， 其特征在于： （1 ) 电池指标检测阶段： 检测电池技术指标， 包含但 不限于电压、 电流、 电阻、 电容、 电量、 温度， 如检测电压判断各单体电池是否过充放， 此时均衡旁路电路不工作， 主电源对电池组充电， 根据控制算法计算金氧半场效晶体管的占空比， （2 ) 以小电流进行修复性充电阶段， （3 ) 均充 阶段： 根据计算所得的占空比控制开关旁路电路中的金氧半场效晶体管、 以均充对应的单体电池， 流经各单体电池的 电流是各不相同并不断变化的。
一种电池管理***及均衡充电装置、 其特征在于： 一种采用树状监控体系可以随时监控并更换单块电池的电池管理系 统及均衡充电装置， 可以应用在所有需要 1块以上单体电池并联、 串联、 及串并联结合的***中， 该***包括一级单 体电池、 二级电池组、 三级及三级以上的多级电池模块、 电池监控芯片、 单片机、 总控制盒； 本***采用树状监控体 系， 由第一级监控单体电池， 第二级监控 1+n块由一级监控的电池串并联的电池组， 第三级监控 1+n组由二级监控的 电池组串并联的电池模块， 如果该电池组需要更多电池模块组合， 那么第三级以上的监控结构也依此结构向上类推， 最终所有的讯息都传递到总控制盒， 总控制盒可以随时监控整个电池***所有单体电池、 各级电池组、 各级电池模块 的状态， 然后根据每一级监控芯片传递到总控制盒的电池状态设定一定的报警技术指标， 进行自动开关和 /或手动开关 各单体电池、 各级电池组、 及各级电池模块， 该装置可以随时监控到整个电池组所有电池的运行情况， 显示整个电池 ***的状态， 并且可以根据单体电池及各级电池组的技术指标设定报警功能， 以及自动和 /或手动开关各单体电池、 各 级电池组、 各级电池模块的功能。
如权利要求 3所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 单片机通过电容和 /或监控芯片和 /或开关， 交替地 连接高电压电池及低电压电池， 电容接受高电压电池的充电， 再向低电压电池放电， 转移多余的电量到没有充满的电 池中， 直到两电池的电量平衡。
如权利要求 3所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 是一种树状监控体系， 最基层的监控***监控单体 电池， 上一级***监控 1+n块电池组成的电池组， 再上级***监控 1+n组的电池组组成的电池模块， 依次类推， 最后 可由总控制盒显示各单体电池、 各级电池组、 及各级电池模块的监控结果。
如权利要求 3所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 监控芯片连接到一个并联均衡电路，以达到分流的作 用， 在这种模式下，当某节电池首先充满时， 均衡装置能阻止其过充， 继续对未充满的电池充电， 并且能够测量单体电 池及该电池组的技术指标， 包含但不限于电压、 电流、 电阻、 电容、 电量、 温度， 并能开关单体电池及该电池组。
7. 如权利要求 3所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 总控制盒与单体电池及各级电池组、 各级电池模块 监控芯片连接， 接受并传递信号， 显示整个电池***的状态， 可以在充电前对每个单体电池逐一通过同一负载放电至 同一水平，然后再进行恒流充电，平衡每个单体电池， 并根据电池的技术指标设定报警功能， 以及自动和 /或手动开关各 单体电池、 各级电池组、 各级电池模块的功能； 总控制盒可以是直接连接到单体电池、 各级电池组、 各级电池模块的 直接控制模式， 也可以是通过各级电池模块连接至各级电池组， 各级电池组连接到各单体电池的分层间接控制模式。
8. 如权利要求 3所述的电池管理***及均衡充电装置， 其特征在于： 总控制盒可以定序、 定时、 单独检测单体电池及均 匀充电， 在对电池组进行充电时， 能保证电池组中的每一单体电池不会过度充电或过度放电； 不对电池组进行充电时， 也可以通过单片机和 /或控制监控芯片的切换， 导入额外的电荷到电压较低的单体电池中以达到平衡。
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