CN101931243A - 基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法 - Google Patents

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解晶莹
刘勇
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Abstract

本发明公开了基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法，该方法为系统上电后首先进行电池组状态以及管理系统功能自检，自检正常后打开放电控制开关，并进入无线网络建立模式，与外部装置进行信息无线通讯，该电池组管理系统由电压检测电路、温度检测电路、电流检测电路、AD转换电路、充放电开关、均衡电路、电池组系统微控制器及无线通讯电路组成。采用本发明降低生产制造成本、节省检测时间，通过自组网、可恢复的无线网络代替传统的有线连接，能减少电池组管理系统与外部装置之间的连接复杂度，可避免电池组的过充电行为，提高了充电过程的安全性，有效延长了电池组的使用寿命。

Description

基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电池组充电控制技术领域，尤其涉及一种基于无线通讯的电池组管理系统及其控制方法。
背景技术
锂离子电池组应用越来越广泛，电动自行车、电动汽车、大型能量存储系统等给人类社会带来了巨大的变化。而电池组管理系统以及充电装置是影响锂离子电池组广泛应用的几个关键技术之一。传统的电池组管理系统与充电装置连接复杂，充电方式不智能，电池组的使用寿命将大大少于单体电池的使用寿命。而采用了智能充电的系统中，又存在着接线复杂的问题，如中国专利ZL200710041016.7公开了一种提高电池组循环寿命的充电装置以及充电方法，该方法在充电过程中，电池组内部管理系统输出充电电流值，电压和判断电池组状态，输出电控制信号进行恒六充电。可以有效提高电池组的循环寿命，但也存在着电池组管理系统与充电器之间的连接线太多，增加了接插件的成本和复杂度，影响了市场推广。目前常用的电池组管理系统一般采用CAN或其它有线的通讯方式，尤其是当多个电池组及其管理系统串并联组合的时候，存在着连线复杂以及接插件多的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法，该方法通过无线通讯的方式，能够减少电池组及外部装置之间的连接线，减小系统成本，以及提高电池组运行过程中的安全性，延长电池组的使用寿命。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：基于无线网络的电池组管理系统，包含电压检测电路、温度检测电路、电流检测电路、均衡电路、充放电开关、AD转换电路、微控制器、无线通讯电路和外部装置。其中均衡电路与串联电池组相连，电压检测电路与串联电池组相连，电流检测电路串接在电池组的充放电回路上，电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路与AD转换电路相连，AD转换电路、充放电开关、无线通讯电路和均衡电路与电池组系统微控制器相连。其控制方法通过以下步骤实现：
(1)电池组系统上电后自动检测电池组状态以及管理系统的功能；
(2)自检正常后打开放电控制开关和定时器，自检如不正常则保持关闭充放电控制开关，进入故障模式；
(3)寻找无线通讯网络，与外部装置建立无线通讯网络；
(4)如外部装置为总体管理装置，则发送电池组信息给总体管理装置，如外部装置为充电装置，则进入充电模式，打开充电开关并发送电池组最大可充电电流和最大可充电电压给充电装置；
(5)正常工作过程中，如发生故障，则关闭充放电控制开关，进入故障模式。
本发明的有益效果是：本发明解决了采用传统电池组管理系统与外部装置之间复杂线路连接问题，尤其在充电过程中，通过无线传输电池组最大可充电电流和最大可充电电压，实现了电池组的智能充电，有效避免了电池组过充电，延长了电池组的使用寿命，而且没有多余的线路连接，只需要传统的2芯接口就能完成，大幅减小了系统的成本和复杂度。
本发明采用的基于无线网络的电池组管理系统及其工作方法，实现了电池组管理系统与外部充电装置之间的无线通讯，大幅提高了电池组充电过程中的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法结构示意图。
图2是电池组系统微控制器程序流程图
图3是充电模式微控制器程序流程图
图1中，1、串联电池组，2、均衡电路，3、电压检测电路，4、电流检测电路，5、温度检测电路，6、AD转换电路，7、电池组系统微控制器，8、充放电开关，9、无线通讯电路，10、外部装置。
具体实施方式
图1是基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法结构示意图，由电压检测电路3、温度检测电路5、均衡电路2、AD转换电路6、电池组系统微控制器7和无线通讯电路9组成。其中均衡电路2与串联电池组1相连，电压检测电路3与串联电池组1相连，电压检测电路3、电流检测电路4和温度检测电路5与AD转换电路6相连，AD转换电路6、无线通讯电路9和均衡电路2与电池组系统微控制器7相连。上述的电池组系统微控制器7用来控制AD转换电路6采集电池组的温度、电流和电压信息，并控制均衡电路2，用于实现电池组各单体电池的均衡，同时控制充放电开关8，从而保护电池组的过充电、过放电和过电流行为。上述的无线通讯电路9由ZIGBEE无线通讯控制器组成，用来传输电池组信息和控制信号，无线通讯电路9与电池组系统微控制器连接.。
当连接外部装置10为总体控制装置时，可实现多个电池组及其管理系统串联的方式，各电池组管理系统与总体控制装置通过无线网络通讯，串联电池组1由12节标称3.2V10Ah的磷酸铁锂电池串联而成，均衡电路2采用电阻放电的方式，电阻为1W33欧姆的大功率电阻。电压检测电路3采用电流源方式采样电路，为运放和三极管组成的电路。温度检测电路5由温度传感器和处理电路组成，温度传感器为负温度系数热敏电阻，阻值为10kΩ。AD转换电路6集成于电池组系统微控制器7里，为12位的采样精度。由于系统采用了多个电池组及其管理系统串联的方式，因此电流检测电路4放置于总体管理装置中，充放电开关8也整体采用1套，为两个高压接触器。电池组系统微控制器7采用了TI公司的CC2430芯片，无线通讯电路采用了ZIGBEE的无线传输技术，集成于CC2430单片机中。
当外部装置10为充电装置，串联电池组1由12节标称3.2V10Ah的磷酸铁锂电池串联而成，最大可充电电流为2A，最大充电电压为43.8V。均衡电路2采用电阻放电的方式，电阻为1W33欧姆的大功率电阻。电压检测电路3采样电流源方式采样电路，为运放和三极管组成的电路。电流检测电路4为电流传感器和处理电路组成，电流传感器为5W7.5Ω的大功率电阻。温度检测电路5由温度传感器和处理电路组成，温度传感器为负温度系数热敏电阻，阻值为10kΩ。AD转换电路6集成于电池组系统微控制器7里，为12位的采样精度。充放电开关8由充电控制开关和放电控制开关组成，都是MOSFET管，放电控制开关为IRF3205，充电控制开关为NK2300A。电池组系统微控制器7采用了TI公司的CC2430芯片，无线通讯电路采用了ZIGBEE的无线传输技术，集成于CC2430单片机中。

Claims (5)

1.基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法，由电压检测电路[3]、温度检测电路[5]、均衡电路[2]、AD转换电路[6]、电池组系统微控制器[7]和无线通讯电路[9]组成。其特征在于，所述的均衡电路[2]与串联电池组[1]相连；所述的电压检测电路[3]与串联电池组[1]相连；所述的电压检测电路[3]、所述的电流检测电路[4]和温度检测电路[5]与ADAD转换电路[6]、均衡电路[2]相连；所述的无线通讯电路[9]和充放电开关[8]与电池组系统微控制器[7]相连。
2.根据权利要求1所述的基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法，其特征在于，通讯方式为无线通讯，无线通讯电路与单片机相连，或无线通讯电路集成于单片机中。
3.根据权利要求1所述的基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)系统上电后首先对电池组状态以及管理系统的功能进行自检；
(2)自检正常后打开放电控制开关和定时器，自检如不正常则保持关闭充放电控制开关，进入故障模式；
(3)寻找无线通讯网络，与外部装置建立无线通讯网络；
(4)如外部装置为总体管理装置，则发送电池组信息给总体管理装置，如外部装置为充电装置，则进入充电模式，打开充电开关，并发送电池组最大可充电电流和最大可充电电压给充电装置；
(5)正常工作过程中，如发生故障，则关闭充放电控制开关，进入故障模式。
4.根据权利要求1所述的基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法，其特征在于，上电启动后，充放电开关首先处于关断状态。
5.根据权利要求1所述的基于无线网络的电池组管理系统及其控制方法，按100ms间隔时间通过无线通讯电路发送电池组信息。
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