CN102005794A - 一种电池组充电管理系统及管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池组充电管理系统及管理方法，其步骤包括电池信息监测单元获取每个单体电池的实时信息，将其处理后的信息传送至中央处理器；中央处理器分析获取的单体电池实时信息，选择充电机模式和充电电路；当所有单体电池的电量较少时采用稳流充电模式对串联的单体电池快速充电，当存在单体电池电压达到额定值时，采用稳压充电模式，并将单体电池并列于电路中，针对单独的单体电池充电。本发明采用两种充电模式和两种充电电路配合充电，达到了快速、均衡充电的效果，延长了电池的使用寿命，提高了电动车的效率。
Description
一种电池组充电管理系统及管理方法
技术领域
[0001] 本发明属于电池组充电技术领域，具体涉及一种电池组充电管理系统及管理方 法。
背景技术
[0002] 电动车的电池一般是由多节较大容量单体电池串联而成的电池组，电池组需要经 常充电，为了加快充电速度，一般是将所有的单体电池串接于电路中采用稳流方式充电，由 于单体电池之间的电压、储存的电能等存在不一致性，均衡充电(充电完成时让每块单体电 池的电压、储存的电能基本一致）的难度很大，而且，使用次数的增加、温度变化等因素都会 加大单体电池彼此间的差距，均衡充电更加困难，长期充电不均会降低电池组的使用水平 和使用寿命，严重影响电动车的性能，因此，电池组的均衡充电就显得尤为重要。
[0003] 现有技术中均衡充电方式有：（1)将单体电池串联，改变充电机的充电模式，先采 用稳流充电模式将电池储能充至80%至90% ；然后采用稳压充电模式对电池组充电，直到部 分单体电池的电压达到额定值。（2)将单体电池并列，分别对单体电池进行充电。
[0004] 方式（1)不过是对全部串联充电的一种缺陷修正，但效果不甚理想。几十上百块 电池的内阻差异无法避免，随着充放电次数的增多，差异渐次增大。任何一块单体电池的电 压达到标定值时，为保护电池，只能是马上停止充电，而此时有的单体电池的电压还不足标 定值的百分之七十。方式（2)虽然能达到均衡充电，但是充电时间过长，给用户的使用造成 了很大的不便。
发明内容
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供一种可快速、均衡充电的电池组充电管理系统及
管理方法。
[0006] 一种电池组充电管理系统的管理方法，包括以下步骤：
A.电池信息监测单元获取每个单体电池的实时信息，将其处理后的信息传送至中央 处理器；
B.步骤一：中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达到单体电池的均衡电
压：
若否，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组充电；
若是，则选择快速充电回路和稳流充电模式对电池组充电；
步骤二 ：中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达到单体电池的标称电压：
若否，则选择单体电池充电回路和稳压充电模式对电池组充电；
若是，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组充电；
步骤三：中央处理器判断每个单体电池的电压是否达到标称电压：
若是，则断开该单体电池的充电电路；
若否，则电池组继续充电，直至每个单体电池都断开充电电路；
4其中，均衡电压大于零且小于单体电池的标称电压。
[0007] 其中，所述B步骤的具体步骤包括：
所述步骤一的具体步骤为：B1.中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达 到单体电池的均衡电压：
Bll.若否，则中央处理器向充电控制单元的第一控制部件和第二控制部件发出指令， 第一控制部件连通快速充电回路，第二控制部件断开单体电池充电回路；中央处理器同时 向充电机的充电机控制单元发出指令，充电机控制单元控制充电机采用稳压充电模式充 电；
B12.若是，则中央处理器向充电控制单元的第一控制部件和第二控制部件发出指令， 第一控制部件连通快速充电回路，第二控制部件断开单体电池充电回路；中央处理器同时 向充电机的充电机控制单元发出指令，充电机控制单元控制充电机采用稳流充电模式充 电，直至单体电池的电压满足Bll ；
所述步骤二的具体步骤为：B2.中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达 到单体电池的标称电压：
B21.若否，则中央处理器向充电控制单元的第一控制部件和第二控制部件发出指令， 第一控制部件断开快速充电回路，第二控制部件连通单体电池充电回路；中央处理器根据 获取的单体电池实时信息，确定需要充电的单体电池，并将该信息发送到充电控制单元中 的单体电池充电控制单元，由单体电池充电控制单元分别控制每个单体电池充电电路的连 通和断开。中央处理器同时向充电机的充电机控制单元发出指令，充电机控制单元控制充 电机采用稳压充电模式充电；
B22.若是，则电池组充电状态继续保持B11，直至单体电池的电压满足B21 ； 所述步骤三的具体步骤为：B3.中央处理器判断每个单体电池的电压是否达到标称电
压：
若是，则断开该单体电池的充电电路；
若否，则电池组充电状态继续保持B21，直至每个单体电池都断开充电电路。
[0008] 其中，所述步骤A的具体步骤包括：
Al.电池信息监测单元中的信号采集单元采集每个单体电池的实时信息，并将该信息 传送至信号隔离器；
A2.信号隔离器将接收到的信息隔离，转换成电压值，并将该值传送至中央处理器。
[0009] 其中，所述单体电池的均衡电压为标称电压的80%至90%。
[0010] 一种电池组充电管理系统，包括电池组、充电机、管理单元和充电控制单元，所述 管理单元包括获取并处理每个单体电池的实时信息的电池信息监测单元，以及处理电池信 息监测单元的输出信息并发出控制指令的中央处理器；所述电池信息监测单元的输入端与 电池组连接，输出端与中央处理器连接；
所述充电控制单元包括控制快速充电回路开关的第一控制部件，控制单体电池充电回 路开关的第二控制部件，以及控制单体电池充电的单体电池充电控制单元；所述中央处理 器分别与第一控制部件、第二控制部件和单体电池充电控制单元连接；
所述快速充电回路包括由充电机、第一控制部件和电池组组成的回路，此时所述电池 组中的单体电池串联于回路中；所述单体电池充电回路包括由充电机、第二控制部件、单体电池充电控制单元和电池 组组成的回路，所述第二控制部件控制充电机与单体电池充电控制单元的连通或断开，所 述单体电池充电控制单元分别控制单体电池的充电，此时所述电池组中的单体电池并联于 回路中。
[0011] 其中，所述电池信息监测单元包括获取每个单体电池实时信息的信号采集单元， 以及对所获取的实时信息进行信息转换的信号隔离器；所述信号采集单元与电池组连接， 采集的信号由信号隔离器处理后发送至中央处理器。
[0012] 其中，所述充电机还包括控制充电机充电模式的充电机控制单元，所述充电机控 制单元与中央处理器连接。
[0013] 其中，所述第一控制部件包括分别控制充电机与电池组正、负极连通或断开的第
一开关和第二开关。
[0014] 其中，所述第二控制部件包括分别控制充电机与电池组正、负极连通或断开的第 三开关和第四开关。
[0015] 其中，所述电池组充电管理系统还包括控制充电机与外部充电电源连通或断开的 充电机开关。
[0016] 本发明的有益效果是：一种电池组充电管理系统的管理方法，包括以下步骤：
A.电池信息监测单元获取每个单体电池的实时信息，将其处理后的信息传送至中 央处理器；
B.步骤一：中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达到单体电池的均衡电
压：
若否，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组充电；
若是，则选择快速充电回路和稳流充电模式对电池组充电；
步骤二 ：中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达到单体电池的标称电压：
若否，则选择单体电池充电回路和稳压充电模式对电池组充电；
若是，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组充电；
步骤三：中央处理器判断每个单体电池的电压是否达到标称电压：
若是，则断开该单体电池的充电电路；
若否，则电池组继续充电，直至每个单体电池都断开充电电路；
其中，均衡电压大于零且小于单体电池的标称电压。
[0017] 本发明采用两种充电模式(稳流充电模式、稳压充电模式）和两种充电电路（串联 的快速充电回路、并联的单体电池充电回路）配合充电，达到了快速、均衡充电的效果，延长 了电池的使用寿命，提高了电动车的效率。
附图说明
[0018] 图1为本发明的电池组充电管理系统的结构示意图。
[0019] 图2为本发明的电池组充电管理系统的管理方法的流程示意图。
[0020] 附图标记说明如下：
1 一电池组； 2—充电机；
3—中央处理器； 4一充电控制单元；
65—充电机开关； 11-单体电池；21—充电机控制单元； 31-电池信息监测单元；32—中央处理器； 41-单体电池充电控制单元311—信号采集单元； 312-信号隔离器；421—第一开关； 422-第二开关；431—第三开关； 432-第四开关。
具体实施方式
[0021] 为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本 发明进行进一步详细说明。
[0022] 具体实施例：
参见图1和图2，一种电池组充电管理系统的管理方法，包括以下步骤： A.电池信息监测单元31获取每个单体电池11的实时信息，将其处理后的信息传送至 中央处理器32 ；
B.步骤一：中央处理器32判断所有单体电池11的电压是否都未达到单体电池11 的均衡电压：
若否，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组1充电； 若是，则选择快速充电回路和稳流充电模式对电池组1充电； 步骤二 ：中央处理器32判断所有单体电池11的电压是否都未达到单体电池11的标称 电压：
若否，则选择单体电池充电回路和稳压充电模式对电池组1充电； 若是，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组1充电； 步骤三：中央处理器32判断每个单体电池11的电压是否达到标称电压： 若是，则断开该单体电池的充电电路；
若否，则电池组1继续充电，直至每个单体电池11都断开充电电路； 其中，标称电压指的是电池开路输出电压，也就是不接任何负载，没有电流输出的电压 值。也可以认为这是该电源的输出电压上限；均衡电压大于零且小于单体电池11的标称电压。
[0023] 其中，所述B步骤的具体步骤包括：
所述步骤一的具体步骤为：B1.中央处理器32判断所有单体电池11的电压是否 都未达到单体电池11的均衡电压，选择相应的充电电路和充电机模式，充电机2对电池组 1充电：
Bll.若否，则中央处理器32向充电控制单元4的第一控制部件和第二控制部件发出 指令，第一控制部件连通快速充电回路，第二控制部件断开单体电池充电回路；中央处理器 32同时向充电机2的充电机控制单元21发出指令，充电机控制单元21控制充电机2采用 稳压充电模式充电；
B12.若是，则中央处理器32向充电控制单元4的第一控制部件和第二控制部件发出 指令，第一控制部件连通快速充电回路，第二控制部件断开单体电池充电回路；中央处理器 32同时向充电机2的充电机控制单元21发出指令，充电机控制单元21控制充电机2采用稳流充电模式充电，直至单体电池11的电压满足Bll ；
所述步骤二的具体步骤为：B2.中央处理器32判断所有单体电池11的电压是否 都未达到单体电池11的标称电压，选择相应的充电电路和充电机模式，充电机2对电池组 1充电：
B21.若否，则中央处理器32向充电控制单元4的第一控制部件和第二控制部件发出 指令，第一控制部件断开快速充电回路，第二控制部件连通单体电池充电回路；中央处理器 32同时向充电机2的充电机控制单元21发出指令，充电机控制单元21控制充电机2采用 稳压充电模式充电；
B22.若是，则电池组1充电状态继续保持B11，直至单体电池11的电压满足B21 ； 所述步骤三的具体步骤为：B3.中央处理器32判断每个单体电池11的电压是否达到标 称电压：若是，则断开该单体电池11的充电电路；若否，则电池组1充电状态继续保持B21， 直至每个单体电池11都断开充电电路。
[0024] 当所选充电电路为单体电池充电回路时，中央处理器32会根据获取的单体电池 实时信息，确定需要充电的单体电池11，并将该信息发送到充电控制单元4中的单体电池 充电控制单元41，由单体电池控制单元41分别控制每个单体电池11充电电路的连通和断开。
[0025] 采用两种充电模式和两种充电电路配合充电，达到了快速、均衡充电的效果，延长 了电池的使用寿命，提高了电动车的效率。
[0026] 其中，所述步骤A包括：
Al.电池信息监测单元31中的信号采集单元311采集每个单体电池11的实时信息， 并将该信息传送至信号隔离器312 ；
A2.信号隔离器312将接收到的信息隔离、转换成电压值，并将该值传送至中央处理器32。
[0027] 其中，所述单体电池11的均衡电压为标称电压的80%至90%。将均衡电压定为标 称电压的80%至90%，使大部分的充电过程都在稳流充电模式下进行，保证了充电速度，同 时避免了充电时电池组1的损坏。
[0028] 一种电池组充电管理系统，包括电池组1、充电机2、管理单元3和充电控制单元4， 所述管理单元3包括获取并处理每个单体电池11的实时信息的电池信息监测单元31，以及 处理电池信息监测单元31的输出信息并发出控制指令的中央处理器32 ；所述电池信息监 测单元31输入端与电池组1连接，其输出端与中央处理器32连接；
所述充电控制单元4包括控制快速充电回路开关的第一控制部件，控制单体电池充电 回路开关的第二控制部件，以及控制单体电池充电的单体电池充电控制单元41 ；所述中央 处理器32分别与第一控制部件、第二控制部件和单体电池充电控制单元41连接；
所述快速充电回路包括由充电机2、第一控制部件和电池组1组成的回路，此时所述电 池组1中的单体电池11串联于回路中；
所述单体电池充电回路包括由充电机2、第二控制部件、单体电池充电控制单元41和 电池组1组成的回路，所述第二控制部件控制充电机2与单体电池充电控制单元41的连通 或断开，所述单体电池充电控制单元41分别控制单体电池11的充电，此时所述电池组1中 的单体电池11并联于回路中。
8[0029] 其中，所述电池信息监测单元31包括获取每个单体电池实时信息的信号采集单 元311，以及对所采集的信号进行信息转换的信号隔离器312 ；所述信号采集单元311与电 池组1连接，采集的信号由信号隔离器312处理后发送至中央处理器32。
[0030] 其中，所述充电机2还包括控制充电机充电模式的充电机控制单元21，所述充电 机控制单元21与中央处理器32连接。
[0031] 其中，所述第一控制部件包括分别控制充电机2与电池组1正、负极连通或断开的 第一开关421和第二开关422。
[0032] 其中，所述第二控制部件包括分别控制充电机2与电池组1正、负极连通或断开的 第三开关431和第四开关432。
[0033] 其中，所述电池组充电管理系统还包括控制充电机2与外部充电电源连通或断开 的充电机开关5。单独增设充电机开关5可以人为控制充电机2的启动，防止接入外界电源 时发生触电等危险。
[0034] 以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的 思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明 的限制。
Claims (10)
1. 一种电池组充电管理系统的管理方法，其特征在于：包括以下步骤：A.电池信息监测单元获取每个单体电池的实时信息，将其处理后的信息传送至中 央处理器；B.步骤一：中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达到单体电池的均衡电压：若否，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组充电；若是，则选择快速充电回路和稳流充电模式对电池组充电；步骤二 ：中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达到单体电池的标称电压：若否，则选择单体电池充电回路和稳压充电模式对电池组充电；若是，则选择快速充电回路和稳压充电模式对电池组充电；步骤三：中央处理器判断每个单体电池的电压是否达到标称电压：若是，则断开该单体电池的充电电路；若否，则电池组继续充电，直至每个单体电池都断开充电电路；其中，均衡电压大于零且小于单体电池的标称电压。
2.如权利要求1所述的一种电池组充电管理系统的管理方法，其特征在于：所述B步 骤的具体步骤包括：所述步骤一的具体步骤为：B1.中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达 到单体电池的均衡电压：Bll.若否，则中央处理器向充电控制单元的第一控制部件和第二控制部件发出指令， 第一控制部件连通快速充电回路，第二控制部件断开单体电池充电回路；中央处理器同时 向充电机的充电机控制单元发出指令，充电机控制单元控制充电机采用稳压充电模式充 电；B12.若是，则中央处理器向充电控制单元的第一控制部件和第二控制部件发出指令， 第一控制部件连通快速充电回路，第二控制部件断开单体电池充电回路；中央处理器同时 向充电机的充电机控制单元发出指令，充电机控制单元控制充电机采用稳流充电模式充 电，直至单体电池的电压满足Bll ；所述步骤二的具体步骤为：B2.中央处理器判断所有单体电池的电压是否都未达 到单体电池的标称电压：B21.若否，则中央处理器向充电控制单元的第一控制部件和第二控制部件发出指令， 第一控制部件断开快速充电回路，第二控制部件连通单体电池充电回路；中央处理器根据 获取的单体电池实时信息，确定需要充电的单体电池，并将该信息发送到充电控制单元中 的单体电池充电控制单元，由单体电池充电控制单元分别控制每个单体电池充电电路的连 通和断开。中央处理器同时向充电机的充电机控制单元发出指令，充电机控制单元控制充 电机采用稳压充电模式充电；B22.若是，则电池组充电状态继续保持B11，直至单体电池的电压满足B21 ； 所述步骤三的具体步骤为：B3.中央处理器判断每个单体电池的电压是否达到标称电压：若是，则断开该单体电池的充电电路；若否，则电池组充电状态继续保持B21，直至每个单体电池都断开充电电路。
3.如权利要求2所述的一种电池组充电管理系统的管理方法，其特征在于：所述步骤A 的具体步骤包括：Al.电池信息监测单元中的信号采集单元采集每个单体电池的实时信息，并将该信息 传送至信号隔离器；A2.信号隔离器将接收到的信息隔离，转换成电压值，并将该值传送至中央处理器。
4.如权利要求3所述的一种电池组充电管理系统的管理方法，其特征在于：所述单体 电池的均衡电压为标称电压的80%至90%。
5. 一种电池组充电管理系统，包括电池组、充电机、管理单元和充电控制单元，所述管 理单元包括获取并处理每个单体电池的实时信息的电池信息监测单元，以及处理电池信息 监测单元的输出信息并发出控制指令的中央处理器；所述电池信息监测单元的输入端与电 池组连接，输出端与中央处理器连接；其特征在于：所述充电控制单元包括控制快速充电回路开关的第一控制部件，控制单体电池充电回 路开关的第二控制部件，以及控制单体电池充电的单体电池充电控制单元；所述中央处理 器分别与第一控制部件、第二控制部件和单体电池充电控制单元连接；所述快速充电回路包括由充电机、第一控制部件和电池组组成的回路，此时所述电池 组中的单体电池串联于回路中；所述单体电池充电回路包括由充电机、第二控制部件、单体电池充电控制单元和电池 组组成的回路，所述第二控制部件控制充电机与单体电池充电控制单元的连通或断开，所 述单体电池充电控制单元分别控制单体电池的充电，此时所述电池组中的单体电池并联于 回路中。
6.如权利要求5所述的一种电池组充电管理系统，其特征在于：所述电池信息监测单 元包括获取每个单体电池实时信息的信号采集单元，以及对所获取的实时信息进行信息转 换的信号隔离器；所述信号采集单元与电池组连接，采集的信号由信号隔离器处理后发送 至中央处理器。
7.如权利要求6所述的一种电池组充电管理系统，其特征在于：所述充电机还包括控 制充电机充电模式的充电机控制单元，所述充电机控制单元与中央处理器连接。
8.如权利要求6所述的一种电池组充电管理系统，其特征在于：所述第一控制部件包 括分别控制充电机与电池组正、负极连通或断开的第一开关和第二开关。
9.如权利要求6所述的一种电池组充电管理系统，其特征在于：所述第二控制部件包 括分别控制充电机与电池组正、负极连通或断开的第三开关和第四开关。
10.如权利要求6所述的一种电池组充电管理系统，其特征在于：所述电池组充电管理 系统还包括控制充电机与外部充电电源连通或断开的充电机开关。
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