CN104505912A - 一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统 - Google Patents

一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统 Download PDF

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陈宗海
汪玉洁
张旭
张陈斌
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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    • G—PHYSICS
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • H02J7/0021—
    • H02J7/0026—

Abstract

本发明公开了一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统，该系统包括：电压采集模块，用于检测电池的单体电压；温度采集模块，用于检测功率电阻的表面温度；均衡控制模块，用于完成被动均衡控制。通过采用本系统的技术方案，不仅可以实现动力锂电池组的被动均衡，同时在均衡过程中能够实时监测功率电阻发热情况，当功率电阻过热时，及时切断均衡回路，从而大大提高被动均衡系统的安全性。

Description

一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统
技术领域
本发明涉及锂电池管理技术领域，尤其涉及一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统。
背景技术
由于电池制作工艺和单体电池工作环境差异等因素的影响，锂电池组中单体电池存在不一致性问题。单体间的不一致性直接影响电池组的使用效率，减小电池组的寿命。因此，需要设计专门的均衡电路，对电池组进行均衡。
考虑到均衡系统的成本、复杂程度及可靠性，目前，大多数电池管理系统采用被动均衡对电池组进行均衡。电池被动均衡通过电池两端的功率电阻消耗电池多余能量实现均衡。这种方法实现简单、成本低廉，却受到放电功率电阻发热温度约束。目前，市场上被动均衡电路的均衡电流通常为几十毫安，均衡速率缓慢，同时缺少对温度信号的监测，在温度发生异常时不能及时主动地断开均衡回路，具有一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统，用于实现动力电池组被动均衡，能够在被动均衡全过程中实时检测被动均衡功率电阻的散热情况，当温度异常时及时主动地切断均衡回路，保障系统安全。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种带有温度检测的动力锂电池组被动均衡系统，该系统包括：电压采集模块、温度采集模块和均衡控制模块；其中，电压采集模块，用于检测电池的单体电压；温度采集模块，用于检测功率电阻的表面温度；均衡控制模块，用于完成被动均衡控制。所述的电压采集模块通过开关SA1，SA2，…，SAn-1，SAn和开关SB1，SB2，SB3，…，SBn与电池C1，C2，…，Cn相连。所述的温度采集模块通过温感1，温感2，…，温感n与功率电阻R1，R2，…，Rn表面相连。所述的均衡控制模块与MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn相连。所述的温度采集模块通过SPI1与均衡控制模块通讯。所述的电压采集模块通过SPI2与均衡控制模块通讯。
其中，所述的均衡控制模块通过被动均衡算法对MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn控制，所述的电压采集模块通过开关SA1，SA2，…，SAn-1，SAn和开关SB1，SB2，SB3，…，SBn的切换实现电池单体电压采集；所述的温度采集模块通过温感1，温感2，…，温感n实现对功率电阻R1，R2，…，Rn的表面温度测量；所述的均衡控制模块通过SPI1和SPI2与温度采集模块和电压采集模块通讯获取功率电阻温度信息和电池电压信息，通过被动均衡算法对MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn控制，实现被动均衡的开启和断开。
其中，所述的被动均衡算法，该算法是通过如下步骤实现的：首先，读取功率电阻R1～Rn表面的温度信息；判断功率电阻表面温度是否正常，如果功率电阻表面温度不在正常温度范围内则关闭均衡MOS管；否则读取电池C1～Cn的电压信息；计算电池电压的平均值、最大值和最小值，若电池电压最大值和最小值之差小于均衡开启压差，则关闭均衡MOS管；否则比较电池C1～Cn与电池组平均电压，若电池当前电压小于电压平均值，则关闭该路均衡MOS管，否则开启该路均衡MOS管。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明通过采用本系统的技术方案，不仅可以实现动力锂电池组的被动均衡，同时在均衡过程中通过温度传感器能够实时监测功率电阻发热情况，当功率电阻过热时，及时切断均衡回路，从而大大提高被动均衡系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例中提供的一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统示意图；
图2为本发明实施例中提供的被动均衡算法流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例
一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统，如图1所示，包括：电压采集模块、温度采集模块和均衡控制模块。所述的电压采集模块通过开关SA1，SA2，…，SAn-1，SAn和开关SB1，SB2，SB3，…，SBn与电池C1，C2，…，Cn相连。所述的温度采集模块通过温感1，温感2，…，温感n与功率电阻R1，R2，…，Rn表面相连。所述的均衡控制模块与MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn相连。所述的温度采集模块通过SPI1与均衡控制模块通讯。所述的电压采集模块通过SPI2与均衡控制模块通讯。
所述的电压采集模块通过开关SA1，SA2，…，SAn-1，SAn和开关SB1，SB2，SB3，…，SBn的切换实现电池单体电压采集，具体的，当开关SA1和SB1闭合时，电压采集模块采集电池C1两端的电压，当开关SA2和SB2闭合时，电压采集模块采集电池C2两端的电压，依次类推，可以完成电池C1～电池Cn的电压采集。
所述的温度采集模块通过温感1，温感2，…，温感n实现对功率电阻R1，R2，…，Rn的表面温度测量，优选的，温感1，温感2，…，温感n选择NTC热敏电阻；
所述的均衡控制模块通过SPI1和SPI2与温度采集模块和电压采集模块通讯获取功率电阻温度信息和电池电压信息，通过被动均衡算法对MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn控制，实现被动均衡MOS管的开启和断开。所述的被动均衡算法如图2所示，首先，读取功率电阻R1～Rn表面的温度信息，判断功率电阻表面温度是否正常，优选的，功率电阻表面温度正常范围为10摄氏度～55摄氏度；如果功率电阻表面温度不在正常温度范围内则关闭均衡MOS管，否则读取电池C1～Cn的电压信息，计算电池电压的平均值、最大值和最小值；若电池电压最大值和最小值之差小于均衡开启压差，则关闭均衡MOS管，否则比较电池C1～Cn与电池组平均电压，若电池当前电压小于电压平均值，则关闭该路均衡MOS管，否则开启该路均衡MOS管，优选的均衡开启压差为20mV。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统，其特征在于，该系统包括：电压采集模块、温度采集模块和均衡控制模块；其中，所述的电压采集模块，用于检测电池的单体电压；所述的温度采集模块，用于检测功率电阻的表面温度；所述的均衡控制模块，用于完成被动均衡控制；所述的电压采集模块通过开关SA1，SA2，…，SAn-1，SAn和开关SB1，SB2，SB3，…，SBn与电池C1，C2，…，Cn相连；所述的温度采集模块通过温感1，温感2，…，温感n分别与功率电阻R1，R2，…，Rn表面相连；所述的均衡控制模块与MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn相连；所述的温度采集模块通过SPI1与均衡控制模块通讯；所述的电压采集模块通过SPI2与均衡控制模块通讯。
2.根据权利要求1所述的一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统，其特征在于，所述的均衡控制模块通过被动均衡算法对MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn控制，所述的电压采集模块通过开关SA1，SA2，…，SAn-1，SAn和开关SB1，SB2，SB3，…，SBn的切换实现电池单体电压采集；所述的温度采集模块通过温感1，温感2，…，温感n实现对功率电阻R1，R2，…，Rn的表面温度测量；所述的均衡控制模块通过SPI1和SPI2与温度采集模块和电压采集模块通讯获取功率电阻温度信息和电池电压信息，通过被动均衡算法对MOS管Bal_S1，Bal_S2，…，Bal_Sn控制，实现被动均衡的开启和断开。
3.根据权利要求2所述的一种带有温度检测功能的动力锂电池组被动均衡系统，其特征在于，所述的被动均衡算法，该算法是通过如下步骤实现的：首先，读取功率电阻R1～Rn表面的温度信息；判断功率电阻表面温度是否正常，如果功率电阻表面温度不在正常温度范围内则关闭均衡MOS管；否则读取电池C1～Cn的电压信息；计算电池电压的平均值、最大值和最小值，若电池电压最大值和最小值之差小于均衡开启压差，则关闭均衡MOS管；否则比较电池C1～Cn与电池组平均电压，若电池当前电压小于电压平均值，则关闭该路均衡MOS管，否则开启该路均衡MOS管。
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