CN105048586A - 一种蓄电池自动均衡控制的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄电池自动均衡控制的装置，设置于由多个电池单体串并联形成的蓄电池组与安装有电池管理单元的管理设备之间，包括温度采样电路、电压采样及主动均衡电路、CAN通信电路，以及与温度采样电路、电压采样及主动均衡电路和CAN通信电路均相连的MCU；温度采样电路还与蓄电池组内每一电池单体相连；电压采样及主动均衡电路还与蓄电池组内每一电池单体相连；CAN通信电路还与管理设备相连。实施本发明，其结构简单，在充电过程中具备自动电压均衡保护措施，延长电池单体的使用寿命，提高了站用直流系统的可靠性。

Description

一种蓄电池自动均衡控制的装置及方法

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种蓄电池自动均衡控制的装置及方法。

背景技术

磷酸铁锂蓄电池组由多个电池单体串并联而成，其在站用直流系统中得到广泛的应用。由于在使用过程中，只对电池组或电池单体进行检测，若出现电池单体有差异或电池组故障时，只做报警处理，因此往往需要人工介入，更换电池单体并恢复电池组正常运行，从而影响直流系统的正常运行。

为了避免人工的介入，降低对直流系统正常运行的影响，因此在现有技术中，会通过外部充电电源对蓄电池重新进行均衡充电，实现电压变动，但缺点在于：外部总充电压的改变，会导致电池单体过充，特别是在各电池单体使用的材质不均时，由于各电池单体的温度、寿命等存在差异，非常容易使得电池组容量失效。

因此，亟需一种蓄电池自动均衡控制的装置，使得电池组在充电过程中具备自动电压均衡保护措施，延长电池单体的使用寿命，提高站用直流系统的可靠性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种蓄电池自动均衡控制的装置及方法，其结构简单，在充电过程中具备自动电压均衡保护措施，延长电池单体的使用寿命，提高了站用直流系统的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种蓄电池自动均衡控制的装置，设置于由多个电池单体串并联形成的蓄电池组与安装有电池管理单元的管理设备之间，包括温度采样电路、电压采样及主动均衡电路、CAN通信电路，以及与所述温度采样电路、电压采样及主动均衡电路和CAN通信电路均相连的MCU；其中，

所述温度采样电路还与所述蓄电池组内每一电池单体相连；

所述电压采样及主动均衡电路还与所述蓄电池组内每一电池单体相连；

所述CAN通信电路还与所述管理设备相连。

其中，所述温度采样电路包括用于电池单体温度采样的热敏电阻、运算放大器和滤波电路。

其中，所述电压采样及主动均衡电路包括电压采样电路和主动均衡电路；其中，所述电压采样电路包括单芯片采样模数转换器；所述主动均衡电路包括电感、MOS开关和续流二极管。

其中，所述装置还包括用于高低压隔离的供电控制电路。

本发明实施例还提供了一种蓄电池自动均衡控制的方法，其在前述的装置和由多个电池单体串并联形成的蓄电池组中实现，所述方法包括：

在所述蓄电池组充电过程中，实时获取所述蓄电池组内每一电池单体温度及电压；

当检测到所述获取的每一电池单体温度之中至少有其一大于预设的温度阈值时，根据所述获取到的每一电池单体电压，计算出所有电池单体形成的电压平均值，并确定电压最大值对应的电池单体；

控制所述电压最大值对应的电池单体放电，直至所述放电的电池单体的电压与所述计算出的电压平均值相等为止。

其中，所述方法进一步包括：

当检测到所述获取的每一电池单体电压之中其一满足预定的条件时，根据所述获取到的每一电池单体电压，计算出所有电池单体形成的电压平均值，并确定满足所述预定条件对应的电池单体，且控制所述确定的电池单体放电，直至所述放电的电池单体的电压与所述计算出的电压平均值相等为止。

其中，所述方法进一步包括：

当获取到用户对所述预设的温度阈值或所述预定的条件进行修改的操作指令时，执行对所述预设的温度阈值或所述预定的条件进行修改的操作，并将所述预设的温度阈值或所述预定的条件更新为所述修改后的值。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，由于装置包括温度采样电路、电压采样及主动均衡电路和MCU，可对电池组内的电池单体进行温度和电压采样，通过MCU自动调整电池单体电压，从而具备自动电压均衡保护措施，延长了电池单体的使用寿命，提高了站用直流系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的蓄电池自动均衡控制的装置的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的蓄电池自动均衡控制的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中提供的一种蓄电池自动均衡控制的装置，其设置于由多个电池单体K串并联形成的蓄电池组M与安装有电池管理单元的管理设备BMU之间，包括温度采样电路1、电压采样及主动均衡电路2、CAN通信电路3，以及与温度采样电路1、电压采样及主动均衡电路2和CAN通信电路3均相连的MCU4；其中，

温度采样电路1还与蓄电池组M内每一电池单体K相连；

电压采样及主动均衡电路2还与蓄电池组M内每一电池单体K相连；

CAN通信电路3还与管理设备BMU相连。

应当说明的是，MCU（微控制中心，MicrocontrollerUnit）4采用集成芯片进行处理，具有自动计算、指令控制等多种功能；CAN通信电路3具有CAN（ControlAreaNetwork，控制局域网总线）通信功能，与安装有电池管理单元的管理设备BMU进行通信，将采集和处理的数据上传到电池管理单元中，其由CAN驱动元器件组成。

更进一步，温度采样电路1包括用于电池单体温度采样的热敏电阻、运算放大器和滤波电路。

更进一步，电压采样及主动均衡电路2包括电压采样电路和主动均衡电路；其中，电压采样电路包括单芯片采样模数转换器；主动均衡电路包括电感、MOS开关和续流二极管。

更进一步，装置还包括用于高低压隔离的供电控制电路5，将高压与低压部分隔离开来，用于保护蓄电池组内的低压电路。

本发明实施例中的一种蓄电池自动均衡控制的装置的工作原理为：通过温度采样电路1采集电池单体温度，及电压采样及主动均衡电路2中电压采样电路采集电池单体电压，通过一些条件（如电池单体的温度阈值和充放电电压容量比等）进行对比，并根据对比结果通过电压采样及主动均衡电路2中的主动均衡电路对电池单体的电压进行调整，同时实时将装置采集和处理的数据上传到管理设备BMU的电池管理单元中存储、分析及处理，从而具备自动电压均衡保护措施，延长了电池单体的使用寿命，提高了站用直流系统的可靠性。

如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种蓄电池自动均衡控制的方法，其在包括前述的装置和由多个电池单体串并联形成的蓄电池组中实现，所述方法包括：

步骤S1、在所述蓄电池组充电过程中，实时获取所述蓄电池组内每一电池单体温度及电压；

具体过程为，通过装置中的温度采样电路实时采集每一电池单体的温度，电压采样及主动均衡电路中电压采样电路实时采集每一电池单体电压，上述温度和电压的采集可在蓄电池组处于充电状态下实现。

步骤S2、当检测到所述获取的每一电池单体温度之中至少有其一大于预设的温度阈值时，根据所述获取到的每一电池单体电压，计算出所有电池单体形成的电压平均值，并确定电压最大值对应的电池单体，且控制所述电压最大值对应的电池单体放电，直至所述放电的电池单体的电压与所述计算出的电压平均值相等为止。

具体过程为，由于在充电过程中，电池单体都会发热，从而使得电池单体温度升高，一旦检测到每一电池单体温度之中至少有其一大于预设的温度阈值（如60℃）时，计算出所有电池单体形成的电压平均值，并确定电压最大值对应的电池单体，然后控制电压最大值对应的电池单体进行放电，直至该放电电池单体的电压与电压平均值相等为止。

为了避免电池单体温度可能没有达到上述温度阈值，但存在过充现象，因此所述方法进一步包括：

当检测到获取的每一电池单体电压之中其一满足预定的条件时，根据获取到的每一电池单体电压，计算出所有电池单体形成的电压平均值，确定满足预定条件对应的电池单体，且控制确定的电池单体放电，直至放电的电池单体的电压与计算出的电压平均值相等为止。

应当说明的是，预定的条件可以根据实际情况进行设定。在一个实施例中，预定的条件可设为至少有一电池单体电压与其对应的容量比超过95%，而同时至少有另一电池单体电压与其对应的容量比低于50%。

当然通过外部管理设备的电池管理单元对装置上报的数据进行分析，可进一步对装置中的条件进行修改（如温度阈值和预定的条件），因此所述方法进一步包括：

当获取到用户对预设的温度阈值或预设的条件进行修改的操作指令时，执行对预设的温度阈值或预设的条件进行修改的操作，并将预设的温度阈值或预定的条件更新为修改后的值。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，由于装置包括温度采样电路、电压采样及主动均衡电路和MCU，可对电池组内的电池单体进行温度和电压采样，通过MCU自动调整电池单体电压，从而具备自动电压均衡保护措施，延长了电池单体的使用寿命，提高了站用直流系统的可靠性。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种蓄电池自动均衡控制的装置，设置于由多个电池单体串并联形成的蓄电池组与安装有电池管理单元的管理设备之间，其特征在于，包括温度采样电路（1）、电压采样及主动均衡电路（2）、CAN通信电路（3），以及与所述温度采样电路（1）、电压采样及主动均衡电路（2）和CAN通信电路（3）均相连的MCU（4）；其中，

所述温度采样电路（1）还与所述蓄电池组内每一电池单体相连；

所述电压采样及主动均衡电路（2）还与所述蓄电池组内每一电池单体相连；

所述CAN通信电路（3）还与所述管理设备相连。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度采样电路（1）包括用于电池单体温度采样的热敏电阻、运算放大器和滤波电路。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压采样及主动均衡电路（2）包括电压采样电路和主动均衡电路；其中，所述电压采样电路包括单芯片采样模数转换器；所述主动均衡电路包括电感、MOS开关和续流二极管。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于高低压隔离的供电控制电路（5）。

5.一种蓄电池自动均衡控制的方法，其特征在于，其在包括如权利要求1至4中任一项所述的装置和由多个电池单体串并联形成的蓄电池组中实现，所述方法包括：

在所述蓄电池组充电过程中，实时获取所述蓄电池组内每一电池单体温度及电压；

当检测到所述获取的每一电池单体温度之中至少有其一大于预设的温度阈值时，根据所述获取到的每一电池单体电压，计算出所有电池单体形成的电压平均值，并确定电压最大值对应的电池单体，且控制所述确定的电压最大值的电池单体放电，直至所述放电的电池单体的电压与所述计算出的电压平均值相等为止。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当检测到所述获取的每一电池单体电压之中其一满足预定的条件时，根据所述获取到的每一电池单体电压，计算出所有电池单体形成的电压平均值，并确定满足所述预定条件对应的电池单体，且控制所述确定的电池单体放电，直至所述放电的电池单体的电压与所述计算出的电压平均值相等为止。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当获取到用户对所述预设的温度阈值或所述预定的条件进行修改的操作指令时，执行对所述预设的温度阈值或所述预定的条件进行修改的操作，并将所述预设的温度阈值或所述预定的条件更新为所述修改后的值。