一種鋰電池能量均衡控制系統及方法
2024-03-11 07:38:15 2
專利名稱：一種鋰電池能量均衡控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及電池電壓均衡技術領域，尤其涉及一種鋰電池能量均衡控制系統及方法。
背景技術：
實踐表明單體電池壽命長於電池組，原因是電池組在使用的過程中存在各個單體電池電量不均衡而引起的，進而減少整個電池的使用壽命。雖然電池組裡的各個單體電池型號規格一樣，但由於製造工藝和使用環境的區別造成了各個單體電池電量的不一致性。在電池組的放電過程中，電量最低單體電池最先使用完電量，使電池組電量不足停止工作；在電池組的充電過程中，電量最高的單體電池最先充電完成，使電池組顯示電量充滿，停止充電，造成其他單體電池電量均不能充完。由此可以得知，採取必要的技術手段來均衡電池能量均衡控制是非常必要的。現有技術中此類控制系統或裝置已由下列專利文獻予以披露。中國發明專利申請公開說明書CN1667909A披露了採用電阻式消耗高電量單體電池消耗電量達到電池組各個單體電池的均衡，提高電池組的充放電性能；這種方式把高容量單體電池以熱量形式消耗掉，對能源的利用造成了汙染，不符合社會對能源節約的要求。中國發明專利申請公開說明書CN101826642A披露了採用使兩兩相連的單體電池進行能量轉移均衡，採用動態能量轉移方式均衡電池組各個單體電池電量達到均衡的目的；這種動態能量轉移方式在於在充電過程中，往往耗時較長，系統的結構也較為複雜，系統的穩定性也較差，生產成本較高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種節約能源的鋰電池能量均衡控制系統及方法。為實現上述目的，本發明提供以下的技術方案一種鋰電池能量均衡控制系統，包括依次連接驅動電路、變壓器、控制電路、電壓採集電路組、電壓放大電路組和MCU微處理器，所述電壓放大電路組連接MCU處理器輸入端，所述控制電路上設有MOS管，所述MCU微處理器輸出端還包括CELLl、CELL2和CELL3埠分別連接所述控制電路上的MOS管，所述MCU微處理器輸出端還包括連接一 MOS管，所述MOS管連接系統負載。優選的，所述MCU微處理器通過RS232通訊埠連接FPGA顯示驅動器，所述FPGA顯示驅動器通過16bit總線連接IXD顯示器，用於完成人機信息交換。優選的，所述MCU微處理器的輸出端還包括BLEED_DRIVER埠，所述BLEED_DRIVER埠通過電阻連接光耦，用於調節驅動電路電流佔空比。優選的，所述變壓器為正激變壓器。優選的，所述電壓採集電路組包括數個電壓採集電路和電池單元，所述電池單元連接反向比例放大器，採集各個電池單元電壓。
優選的，所述每組反向比例放大器連接信號放大器，提高電壓阻抗，將採集電池單元電壓傳送過程中損耗限制最低。優選的，所述每組信號放大器連接MCU微處理器輸入端，MCU微處理器採樣比較分析電池單元電壓。本發明還提供一種鋰電池能量均衡控制方法，包括用於多個電池單元，根據所述電池單元電量採集，並通過採集信號和信號處理傳送至微處理器。優選的，所述微處理器內部設有A/D和D/A端ロ。優選的，所述微處理器根據信號分析判定針對最低電量電池単元充電，執行充電操作。採用以上技術方案的有益效果是本發明利用MCU微處理器輸入端ロ連接的電路能夠對電池組中的各個電池単元實時信號採樣、處理、放大、比較和控制充電，直至整個電池組充電完成；MCU微處理器輸出端還連接ー個LCD顯示器用於人機交換，提供充電過程的信息，可以通過顯示器觀測電池組充電狀態；MCU微處理器連接的BLEED_DRIVER端ロ可以調控電流佔空比、根據檢測電量的信息實行電路的自動開合，對電池組起到保護的作用，延長電池組使用壽命；系統中的採集電路組能夠對電壓信號穩壓濾波，提高電壓信號的穩定性；系統中的電壓放大電路組提高電壓信號的輸入阻抗，使得MCU微處理器採集到信號的完整性；微處理器內部設有的A/D和D/A端ロ，減少轉化電路，降低整個系統電路複雜程度；採用本發明的技術方案避免了能源浪費，縮短了充電時間。
圖1是本發明的電路圖；圖2是本發明的電池能量均衡方法的流程圖；其中，1-驅動電路，2-控制電路，3-電壓採集電路組，4-電壓放大電路組，5-MCU微處理器，6-FPGA顯示驅動器，7-1XD顯示器，8-系統負載，9-變壓器，10-電池單元，11-採集信號，12-信號處理，13-微處理器。
具體實施例方式為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進ー步詳述，該實施例僅用於解釋本發明，並不構成對本發明保護範圍的限定。下面結合附圖1詳細說明本發明的優選實施方式一種鋰電池能量均衡控制系統，包括依次連接驅動電路1、控制電路2、變壓器、電壓採集電路組3、電壓放大電路組4和MCU微處理器5，電壓放大電路組4連接MCU處理器5輸入端，在控制電路2上設有MOS管，MCU微處理器5輸出端還包括CELL1、CELL2和CELL3端ロ分別連接控制電路上的MOS管，MCU微處理器5輸出端還包括連接ー MOS管，該MOS管連接系統負載，MCU微處理器5通過RS232通訊端ロ連接FPGA顯示驅動器6，FPGA顯示驅動器6通過16bit總線連接IXD顯示器7，用於完成人機信息交換；MCU微處理器5的輸出端還包括BLEED_DRIVER端ロ，該BLEED_DRIVER端ロ通過電阻連接光耦，用於調節驅動電路電流佔空比；電壓採集電路組3包括數個電壓採集電路和電池単元，電池單元連接反向比例放大器，每組反向比例放大器連接信號放大器，提高電壓阻抗，將採集電池單元電壓傳送過程中損耗限制最低；每組信號放大器連接MCU微處理器5輸入端，MCU微處理器5採樣比較分析電池單元電壓。一種鋰電池能量均衡控制方法，包括用於多個電池單元10，根據所述電池單元10電量採集，並通過採集信號11和信號處理12傳送至微處理器13，在微處理器13內部設有A/D和D/A端ロ，微處理器13可以根據信號分析判定針對最低電量電池単元10充電，執行充電操作。採用以上技術方案的有益效果是本發明利用MCU微處理器輸入端ロ連接的電路能夠對電池組中的各個電池単元實時信號採樣、處理、放大、比較和控制充電，直至整個電池組充電完成；MCU微處理器輸出端還連接ー個LCD顯示器用於人機交換，提供充電過程的信息，可以通過顯示器觀測電池組充電狀態；MCU微處理器連接的BLEED_DRIVER端ロ可以調控電流佔空比、根據檢測電量的信息實行電路的自動開合，對電池組起到保護的作用，延長電池組使用壽命；系統中的採集電路組能夠對電壓信號穩壓濾波，提高電壓信號的穩定性；系統中的電壓放大電路組提高電壓信號的輸入阻抗，使得MCU微處理器採集到信號的完整性；微處理器內部設有的A/D和D/A端ロ，減少轉化電路，降低整個系統電路複雜程度；採用本發明的技術方案避免了能源浪費，縮短了充電時間。以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種鋰電池能量均衡控制系統，包括依次連接驅動電路、變壓器、控制電路、電壓採集電路組、電壓放大電路組和MCU微處理器，其特徵在於所述電壓放大電路組連接MCU處理器輸入端，所述控制電路上設有MOS管，所述MCU微處理器輸出端還包括CELLl、CELL2和CELL3埠分別連接所述控制電路上的MOS管，所述MCU微處理器輸出端還包括連接一 MOS管，所述MOS管連接系統負載。
2.根據權利要求1所述的鋰電池能量均衡控制系統，其特徵在於所述MCU微處理器通過RS232通訊埠連接FPGA顯示驅動器，所述FPGA顯示驅動器通過16bit總線連接IXD顯示器。
3.根據權利要求1所述的鋰電池能量均衡控制系統，其特徵在於所述MCU微處理器的輸出端還包括BLEED_DRIVER埠，所述BLEED_DRIVER埠通過電阻連接光耦。
4.根據權利要求1所述的鋰電池能量均衡控制系統，其特徵在於所述變壓器為正激變壓器。
5.根據權利要求1所述的鋰電池能量均衡控制系統，其特徵在於所述電壓採集電路組包括數個電壓採集電路和電池單元，所述電池單元連接反向比例放大器。
6.根據權利要求5所述的鋰電池能量均衡控制系統，其特徵在於所述每組反向比例放大器連接信號放大器。
7.根據權利要求1或6所述的鋰電池能量均衡控制系統，其特徵在於所述每組信號放大器連接MCU微處理器輸入端。
8.—種鋰電池能量均衡控制方法，用於多個電池單元，其特徵在於根據所述電池單元電量採集，並通過採集信號和信號處理傳送至微處理器。
9.根據權利要求8所述的鋰電池能量均衡控制方法，其特徵在於所述微處理器內部設有A/D和D/A埠。
10.根據權利要求8或9所述的鋰電池能量均衡控制方法，其特徵在於所述微處理器根據信號分析判定針對最低電量電池單元充電，執行充電操作。
全文摘要
本發明公開了一種鋰電池能量均衡控制系統及方法，包括依次連接驅動電路、控制電路、電池單元、電壓採集電路、電壓放大電路和MCU微處理器，在MCU微處理器輸出端連接控制電路上的MOS管，在MCU微處理器輸出端還包括CELL1、CELL2和CELL3埠分別連接所述控制電路上的MOS管，在MCU微處理器輸出端還包括連接一MOS管，該MOS管連接系統負載，本發明利用MCU微處理器輸入埠連接的電路能夠對電池組中的各個電池單元實時信號採樣、處理、放大、比較和控制充電，MCU微處理器連接的BLEED_DRIVER埠可以調控電流佔空比、根據檢測電量的信息實行電路的自動開合，對電池組起到保護的作用；微處理器內部設有的A/D和D/A埠，減少轉化電路，降低整個系統電路複雜程度；採用本發明的技術方案避免了能源浪費，縮短了充電時間。
文檔編號H02J7/00GK103051017SQ20121051446
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者洪平, 徐嘉 申請人:蕪湖天元汽車電子有限公司