一種在線鋰電池組均衡系統的製作方法
2023-09-18 05:12:10
一種在線鋰電池組均衡系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種在線鋰電池組均衡系統，包括若干單體鋰電池串聯組成的鋰電池組，四選一模擬開關，減法器，A/D轉換電路和主控晶片MCU。從所述鋰電池組中串聯的每兩節單體電池之間引出電壓檢測信號送至四選一模擬開關輸入端。每一檢測信號對應兩個四選一輸入端。通過控制所述四選一模擬開關使能端，選通不同檢測信號通過減法器將差值送入A/D轉換電路。主控晶片MCU根據讀取到的A/D轉換值，完成該周期電壓檢測。檢測完成後通過使電壓最高的蓄電池組對電壓最低蓄電池組放電，實現電池均衡管理。然後再進行下一輪檢測、均衡循環。
【專利說明】一種在線鋰電池組均衡系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電力電子領域，尤其涉及一種在線鋰電池組均衡系統。
【背景技術】
[0002] 目前，鋰離子電池被廣泛的應用於工業生產和人們生活的各個領域。但鋰電池對 充放電要求很高，當過充、過放、過電流及短路等情況發生時，鋰電池壓力與熱量大量增加， 容易產生火花、燃燒甚至爆炸。因此，在充放電過程中要進行過充與過放保護，同時還要注 意單體電池的不一致性，需要對單體電池狀態進行在線檢測並進行均衡控制。但鋰電池均 衡控制技術一直是研究的難點所在，能夠準確有效的進行單體電池在線檢測並進行高效均 衡處理的方法及電路很少。 實用新型內容
[0003] 為解決上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種在線鋰電池組 均衡系統，能夠準確檢測串聯電池組中各單體電池狀態並採取有效措施進行單體電池間均 衡處理。
[0004] 為達到上述目的，本實用新型的技術方案為：
[0005] -種在線鋰電池組均衡系統，包括若干單體鋰電池串聯組成的鋰電池組，四選一 模擬開關，減法器，A/D轉換電路和主控晶片MCU，所述若干單體鋰電池串聯組成鋰電池組， 從所述鋰電池組中串聯的每兩節單體電池之間引出電壓檢測信號送至四選一模擬開關輸 入端；通過控制所述四選一模擬開關使能端，選通不同檢測信號，將兩組信號輸入減法器， 通過減法器將各檢測信號差值送入A/D轉換電路；主控晶片MCU讀取轉換電路傳輸來的A/ D轉換值。
[0006] 進一步的，所述每兩節單體電池之間引出電壓檢測信號對應兩個四選一模擬開關 輸入端，通過對使能端發出不同指令，檢測不同組合情況下的鋰電池組在線電壓值。
[0007] 進一步的，與常規A/D轉換電路方式相比，可以提高A/D轉換解析度至少一倍以 上。
[0008] 利用上述電路進行在線鋰電池組均衡的方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟一、首先將若干單體鋰電池串聯組成鋰電池組，從所述鋰電池組中串聯的每 兩節單體電池之間引出電壓檢測信號送至四選一模擬開關輸入端；
[0010] 步驟二、通過控制所述四選一模擬開關使能端，選通不同檢測信號，通過減法器將 各檢測信號差值送入A/D轉換電路；
[0011] 步驟三、由主控晶片MCU根據讀取到的A/D轉換值，完成該周期電壓檢測；
[0012] 步驟四、檢測完成後通過使電壓高的蓄電池組對電壓低蓄電池組放電，實現電池 均衡管理；
[0013] 步驟五、進行下一輪檢測、均衡循環。
[0014] 進一步的，所述步驟一中，將每一電壓的檢測信號對應兩個四選一模擬開關輸入 端，通過對使能端發出不同指令，檢測不同組合情況下的鋰電池組在線電壓值。
[0015] 進一步的，所述步驟二中，四選一模擬開關選通輸入信號後，將兩組信號輸入減法 器，A/D轉換電路對兩組信號差值進行轉換，由於此時輸入信號範圍較小而且有限，最大隻 是電池電壓，與常規A/D轉換電路方式相比，可以提高A/D轉換解析度至少一倍以上。
[0016] 進一步的，所述步驟四中，在每一檢測周期內，上一周期檢測到的最高電壓電池組 向最低電壓電池組放電，次高電池組向次低電池組放點，依次類推進行均衡控制。
[0017] 進一步的，所述步驟五中，檢測時，第一周期先檢測四節單體電池之間電壓值，進 行單體電池間的均衡控制，第二周期檢測三節單體電池之間電壓值，進行電池均衡控制；第 三周期進行兩節電池間均衡控制；第四周期進行單節電池間均衡控制。
[0018] 相對於現有技術，本實用新型的有益效果為：本實用新型能夠採用較少的A/D轉 換電路，準確在線檢測單體電池狀態，並採用高效均衡策略，進行單體電池之間均衡控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型單體電池電壓信號採集示意圖；
[0020] 圖2為本實用新型在線檢測原理示意圖；
[0021] 圖3為本實用新型均衡控制流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖及【具體實施方式】對本實用新型方案做進一步詳細描述，
[0023] 如圖2所示，一種在線鋰電池組均衡系統，包括若干單體鋰電池串聯組成的鋰電 池組1，四選一模擬開關2,減法器3, A/D轉換電路4和主控晶片MCU5,所述若干單體鋰電 池串聯組成鋰電池組1，從所述鋰電池組1中串聯的每兩節單體電池之間引出電壓檢測信 號對應兩個四選一模擬開關2輸入端，通過對使能端發出不同指令，檢測不同組合情況下 的鋰電池組1在線電壓值。將兩組信號輸入減法器3,通過減法器3將各檢測信號差值送 入A/D轉換電路4, A/D轉換電路4的A/D轉換電路對兩組信號差值進行轉換，由於此時輸 入信號範圍較小而且有限，最大只是電池電壓，與常規A/D轉換電路方式相比，可以提高A/ D轉換解析度至少一倍以上。主控晶片MCU5讀取轉換電路傳輸來的A/D轉換值。
[0024] 利用該電路進行在線鋰電池組均衡的方法，包括如下步驟：
[0025] 步驟一、首先將若干單體鋰電池串聯組成鋰電池組，從所述鋰電池組中串聯的每 兩節單體電池之間引出電壓檢測信號1送至四選一模擬開關2輸入端；將每一電壓的檢測 信號對應兩個四選一模擬開關2輸入端，通過對使能端發出不同指令，檢測不同組合情況 下的鋰電池組在線電壓值。
[0026] 步驟二、通過控制所述四選一模擬開關2使能端，選通不同檢測信號，通過減法器 3將各檢測信號差值送入A/D轉換電路4 ;四選一模擬開關2選通輸入信號後，將兩組信號 輸入減法器3，A/D轉換電路4對兩組信號差值進行轉換，由於此時輸入信號範圍較小，便於 選用精度更高的A/D轉換晶片。
[0027] 步驟三、由主控晶片MCU5根據讀取到的A/D轉換值，完成該周期電壓檢測；
[0028] 步驟四、檢測完成後通過使電壓高的蓄電池組對電壓低蓄電池組放電，實現電池 均衡管理；在每一檢測周期內，上一周期檢測到的最高電壓電池組向最低電壓電池組放電， 次高電池組向次低電池組放點，依次類推進行均衡控制。
[0029] 步驟五、進行下一輪檢測、檢測時，第一周期先檢測四節單體電池之間電壓值，進 行單體電池間的均衡控制，第二周期檢測三節單體電池之間電壓值，進行電池均衡控制；第 三周期進行兩節電池間均衡控制；第四周期進行單節電池間均衡控制。
[0030] 圖1為本實用新型單體電池電壓信號採集示意圖。由單體電池串聯組成的鋰電池 組，是將每一單體電池正極與另一單體電池負極相連。將其連接處引出電壓檢測信號，通過 每一單體電池負極與正極兩處電壓檢測信號的之差，即可知道該單體電池在線電壓值。同 理可檢測任意幾節單體電池串聯組成的電池組在線電壓值。
[0031] 圖2為本實用新型在線檢測原理示意圖。其中，四選一模擬開關使能端控制真值 表如下表所示：
[0032]
【權利要求】
1. 一種在線鋰電池組均衡系統，其特徵在於：包括若干單體鋰電池串聯組成的鋰電池 組，四選一模擬開關，減法器，A/D轉換電路和主控晶片MCU，所述若干單體鋰電池串聯組成 鋰電池組，從所述鋰電池組中串聯的每兩節單體電池之間引出電壓檢測信號送至四選一模 擬開關輸入端；通過控制所述四選一模擬開關使能端，選通不同檢測信號，將兩組信號輸入 減法器，通過減法器將各檢測信號差值送入A/D轉換電路；主控晶片MCU讀取轉換電路傳輸 來的A/D轉換值。
【文檔編號】H02J7/00GK204103523SQ201420396661
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】賁禮進, 陳繼永, 浦振託 申請人:江蘇工程職業技術學院