CN104967182A - 一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，采用双管理模式，即电池均衡管理与电池过充保护管理相结合。在电池包充电过程中，当电池包中某支电芯的电压到达开均点时，首先由均衡负载对电池包进行均衡管理，均衡负载发热，并通过散热器进行快速散热；若电池包中某支电芯的电压继续升高，到达或突破过充保护点时，锂电池保护开关立即工作，直接断开电池包的充电电路，对电池包采取过充保护。采用本发明的电池保护管理方法的电动两轮车电池包，可以使其具备大于传统锂电池20倍以上的均衡能力，可以实现锂电池的铅酸化应用，可以有效拆解电压，分立模块化，可直接替换现有电动两轮车上的铅酸电池，具有大规模推广的价值。
Description
技术领域
本发明属于电动两轮车电池领域，具体涉及一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法。
背景技术
现有技术的电动两轮车锂电池一般只采用MOS管或继电器对其自身进行过充保护，即当锂电池出现过充现象时，MOS管或继电器工作，断开锂电池的充电电路，以此来保护锂电池。但是这种保护技术的原理较为单一，忽略了电池的一致性问题，大大降低了电池的使用寿命。
或者，如今也有部分锂电池采用了20-30mA的小电流均衡技术，但这种技术不仅均衡能力非常小，而且散热效果较差，导致均衡效果不佳，根本无法支撑电动两轮车的拆解电压的应用。
举例说明，目前传统电动两轮车的电池包均采用12V 12Ah或12V 20Ah的基础模块（铅酸），其内部由4组该基础模块串联，从而实现48V 12Ah和48V 20Ah的应用。不过由于传统锂电池的一致性控制难题，应用在电动两轮车上的锂电池包只能直接设计成48V，这对于电动两轮车的匹配性很差，限制了锂电池在电动两轮车领域的大面积推广。
发明内容
为了克服上述传统锂电池的缺陷，满足电动两轮车的发展需求，本发明旨在提供一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，将过锂电池的过充保护模式与锂电池的均衡模式相结合，其具体包括以下步骤：
步骤1）构建双管理模式；
过充保护模式：在由n支锂电芯串联而成的电池包的主回路中设置一个锂电池保护开关，将所述锂电池保护开关与一块电压采集芯片的过充输出引脚连接，再将所述电压采集芯片的n个电压检测引脚分别与对应的n支所述锂电芯连接；
均衡模式：在所述电池包的旁路中，将n支所述锂电芯分别与一块对应的开均芯片的电压采集引脚连接，再将每块所述开均芯片的输出引脚均一个对应的均衡负载连接，最后将每块所述均衡负载紧贴在一块散热器上；
步骤2）设定过充保护点和开均点；
通过所述电压采集芯片设定一个电压值U1，该电压值U1即为过充保护点；
通过所述开均芯片设定另一个电压值U2，该电压值U2即为开均点；
其中，U2＜U1；
步骤3）在所述电池包进行充电时，所述电压采集芯片与所述开均芯片同时对所述电池包的各支所述锂电芯的电压进行实时采集；
步骤4）当某一支或某几支所述锂电芯的电压升到所述开均点时，对应的所述开均芯片触发旁路大均衡，使得对应的所述均衡负载开始工作，对所述电池包进行均衡，所述均衡负载通过所述散热器散热；
步骤5）当某一支或某几支所述锂电芯的电压到达或突破所述过充保护点时，所述电压采集芯片开始工作，触发所述锂电池保护开关断开，所述电池包随即停止充电，此时旁路大均衡继续进行；
步骤6）随着旁路大均衡继续进行，当所述电池包中的每支所述锂电芯的电压均恢复到所述开均点以下，所述锂电池保护开关复原，充电电路导通，所述电池包继续充电。
优选的，所述过充保护点的电压值为U1=4.2V，所述开均点的电压值为4.1V＜U2＜4.2V。
优选的，所述锂电芯、所述开均芯片和所述均衡负载的个数均为4个。
优选的，所述锂电池保护开关为MOS管或继电器。
优选的，所述散热器为鳍状散热器。
优选的，所述均衡负载为加热电阻、PTC或NTC中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明设计了一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，采用双管理模式，即电池均衡管理与电池过充保护管理相结合。在电池包充电过程中，当电池包中某支电芯的电压到达开均点时，首先由均衡负载对电池包进行均衡管理，均衡负载发热，并通过散热器进行快速散热；若电池包中某支电芯的电压继续升高，到达或突破过充保护点时，锂电池保护开关（MOS管或继电器）立即工作，直接断开电池包的充电电路，对电池包采取过充保护。采用本发明管理方法的电动两轮车电池包，可以使其具备大于传统锂电池20倍以上的均衡能力，可以实现锂电池的铅酸化应用，可以有效拆解电压，分立模块化，可直接替换现有电动两轮车上的铅酸电池，具有大规模推广的价值。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的电路结构示意图。
图中标号说明：1、电池包；2、开均芯片；3、均衡负载；4、锂电芯；5、电压采集芯片；6、锂电池保护开关；7、散热器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参见图1所示，一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，将过锂电池的过充保护模式与锂电池的均衡模式相结合，以三元锂电芯为例，其具体包括以下步骤：
步骤1）构建双管理模式；
过充保护模式：在由4支锂电芯4串联而成的电池包1的主回路中设置一个锂电池保护开关6，将所述锂电池保护开关6（MOS管或继电器）与一块电压采集芯片5的过充输出引脚连接，再将所述电压采集芯片5的4个电压检测引脚分别与对应的4支所述锂电芯4连接；
均衡模式：在所述电池包1的旁路中，将4支所述锂电芯4分别与一块对应的开均芯片2的电压采集引脚连接，再将每块所述开均芯片2的输出引脚均一个对应的均衡负载3（加热电阻、PTC或NTC）连接，最后将每块所述均衡负载3紧贴在一块散热器7（散热片和冷媒装置）上；
步骤2）设定过充保护点和开均点；
通过所述电压采集芯片5设定一个电压值U1，该电压值U1即为过充保护点；
通过所述开均芯片2设定另一个电压值U2，该电压值U2即为开均点；
其中，所述过充保护点的电压值为U1=4.2V，所述开均点的电压值为4.1V＜U2＜4.2V；
步骤3）在所述电池包1进行充电时，所述电压采集芯片5与所述开均芯片2同时对所述电池包1的各支所述锂电芯4的电压进行实时采集；
步骤4）当某一支或某几支所述锂电芯4的电压升到所述开均点时，对应的所述开均芯片2触发旁路大均衡，使得对应的所述均衡负载3开始工作，对所述电池包1进行均衡，所述均衡负载3通过鳍状的所述散热器7（散热片或冷媒装置）散热；
步骤5）当某一支或某几支所述锂电芯4的电压到达或突破所述过充保护点时，所述电压采集芯片5开始工作，触发所述锂电池保护开关6（MOS管或继电器）断开，所述电池包1随即停止充电，此时旁路大均衡继续进行；
步骤6）随着旁路大均衡继续进行，当所述电池包1中的每支所述锂电芯4的电压均恢复到所述开均点以下，所述锂电池保护开关复原，充电电路导通，所述电池包1继续充电。
均衡能力取决于均衡电流的大小和散热片的大小，实验结果表明，采用本发明的电动两轮车电池包超过现在传统锂电池均衡能力的20倍以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，其特征在于，将过锂电池的过充保护模式与锂电池的均衡模式相结合，其具体包括以下步骤：
步骤1）构建双管理模式；
过充保护模式：在由n支锂电芯（4）串联而成的电池包（1）的主回路中设置一个锂电池保护开关（6），将所述锂电池保护开关（6）与一块电压采集芯片（5）的过充输出引脚连接，再将所述电压采集芯片（5）的n个电压检测引脚分别与对应的n支所述锂电芯（4）连接；
均衡模式：在所述电池包（1）的旁路中，将n支所述锂电芯（4）分别与一块对应的开均芯片（2）的电压采集引脚连接，再将每块所述开均芯片（2）的输出引脚均一个对应的均衡负载（3）连接，最后将每块所述均衡负载（3）紧贴在一块散热器（7）上；
步骤2）设定过充保护点和开均点；
通过所述电压采集芯片（5）设定一个电压值U1，该电压值U1即为过充保护点；
通过所述开均芯片（2）设定另一个电压值U2，该电压值U2即为开均点；
其中，U2＜U1；
步骤3）在所述电池包（1）进行充电时，所述电压采集芯片（5）与所述开均芯片（2）同时对所述电池包（1）的各支所述锂电芯（4）的电压进行实时采集；
步骤4）当某一支或某几支所述锂电芯（4）的电压升到所述开均点时，对应的所述开均芯片（2）触发旁路大均衡，使得对应的所述均衡负载（3）开始工作，对所述电池包（1）进行均衡，所述均衡负载（3）通过所述散热器（7）散热；
步骤5）当某一支或某几支所述锂电芯（4）的电压到达或突破所述过充保护点时，所述电压采集芯片（5）开始工作，触发所述锂电池保护开关（6）断开，所述电池包（1）随即停止充电，此时旁路大均衡继续进行；
步骤6）随着旁路大均衡继续进行，当所述电池包（1）中的每支所述锂电芯（4）的电压均恢复到所述开均点以下，所述锂电池保护开关（6）复原，充电电路导通，所述电池包（1）继续充电。
2.根据权利要求1所述的两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，其特征在于：所述过充保护点的电压值为U1=4.2V，所述开均点的电压值为4.1V＜U2＜4.2V。
3.根据权利要求1所述的两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，其特征在于：所述锂电芯（4）、所述开均芯片（2）和所述均衡负载（3）的个数均为4个。
4.根据权利要求1所述的两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，其特征在于：所述锂电池保护开关（6）为MOS管或继电器。
5.根据权利要求1所述的两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，其特征在于：所述散热器（7）为散热片或冷媒装置。
6.根据权利要求1所述的两轮车锂电池快速均衡式保护管理方法，其特征在于：所述均衡负载（3）为加热电阻、PTC或NTC中的一种。
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