CN105406530A - 一种锂电池单体电量的均衡方法及均衡电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池领域,尤其涉及一种锂电池单体电量的均衡方法及均衡电路。通过获取所有待充电锂电池单体的SOC剩余电量、最大容量以及温度数据,通过剩余电量以及最大容量可以计算得到需要充电的电量,根据需要充电的电量配置需要的电流,再结合温度数据进行均衡化,得到最终的电流值,由于该电流值已经进行过均衡化,因此能够节约充电整个过程的时间,并且每个锂电池单体采用独立供电,锂电池单体相互之间不受影响,只要插上充电机进行充电,该组锂电池就被该均衡方法自动均衡;通过本发明提供的均衡方法能够提高锂电池单体的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池领域,尤其涉及一种锂电池单体电量的均衡方法及均衡电路。
背景技术
由多个单体电池串并联组成的电池组在经过长时间充放使用后,其内部各单体电池间会出现不均衡现象。例如,充电时,部分单体电池已经充电完毕,但部分单体电池还没充好,这样一来,先充电完毕的单体电池会被过充。放电时,部分单体电池已经放电完毕,但部分单体电池还没放电结束,这样一来,先放电完毕的单体电池会被过放。过充过放会严重损坏电池组的寿命,造成电池组提早失效。因此需要采取措施对电池组做均衡来消除不均衡现象。
常用的均衡法有通过电路实现的主动均衡法和被动均衡法。被动均衡法是通过电路将电压高的单体电池接通一个负载电阻来对它进行放电,通过比较电路来判断其电压是否与其他单体电池的电压相同,如果相同就停止放电,被动均衡法的缺点是消耗了单体电池的能量,产生热量,均衡时间长。
主动均衡法是指在充放电时,不把电压较高的电池能量通过电阻消耗掉,而是将其能量传递到电压较低的电池,从而实现锂电池组的均衡充放电;主动均衡电路复杂,不能同时对所有的电池进行均衡,可靠性有待提高。
对于电动汽车而言,电池基本上都是即充即用,上述这种需要长时间的均衡的方式以及主动均衡法是无法满足用户体验的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种在充电过程中进行均衡的锂电池单体电量的均衡方法及均衡电路。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种锂电池单体电量的均衡方法,包括:
步骤1、检测到充电枪接入充电,获取所有待充电锂电池单体的剩余电量以及参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;
步骤2、根据所获取的剩余电量以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法,均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值;
步骤3、根据所得电流值对待充电锂电池单体充电。
本发明提供的另一技术方案为:
一种锂电池单体电量的均衡电路,包括充电枪、BMS检测系统和多个串联连接的待充电锂电池单体;
所述BMS检测系统包括总负继电器、电流输入端口、BMS检测引脚、控制器、充电机;
所述电流输入端口用于与充电枪连接;
所述总负继电器与电流输入端口连接,用于当充电枪接入电流输入端口时,总负继电器吸合形成电流回路;
所述BMS检测引脚分别与每个待充电锂电池单体的两端连接,用于获取所有待充电锂电池单体的剩余电量以及参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;
所述控制器与BMS检测引脚连接,用于根据BMS检测引脚获取的剩余电量以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值,并将电流值发送给充电机;
所述充电机分别与每个待充电锂电池单体的两端连接,用于接收控制器的电流值并根据所述电流值对待充电锂电池单体充电。
本发明的有益效果在于:通过获取所有待充电锂电池单体的剩余电量、最大容量以及温度数据,通过剩余电量以及最大容量可以计算得到需要充电的电量,根据需要充电的电量配置需要的电流,再结合温度数据进行均衡化,得到最终的电流值,由于该电流值已经进行过均衡化,因此能够节约充电整个过程的时间,并且每个锂电池单体采用独立供电,锂电池单体相互之间不受影响,通过本发明提供的均衡方法能够提高锂电池单体的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种锂电池单体电量的均衡方法的步骤流程图;
图2为本发明的一种锂电池单体电量的均衡电路的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于:通过获取锂电池单体的SOC剩余电量、最大容量以及温度数据,配置需要的电流,再结合温度数据进行均衡化,得到最终的电流值。
本发明涉及的技术术语解释:
技术术语 | 解释 |
BMS | 电池管理系统 |
SOC | 剩余电量 |
请参照图1,本发明提供的一种锂电池单体电量的均衡方法,包括:
步骤1、检测到充电枪接入充电,获取所有待充电锂电池单体的SOC剩余电量以及参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;
步骤2、根据所获取的剩余电量以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法,均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值;
步骤3、根据所得电流值对待充电锂电池单体充电。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:通过获取所有待充电锂电池单体的SOC剩余电量、最大容量以及温度数据,通过剩余电量以及最大容量可以计算得到需要充电的电量,根据需要充电的电量匹配需要的电流及电压,再结合温度数据进行均衡化,得到最终的电压值和电流值,由于该电压值和电流值已经进行过均衡化,因此能够节约充电整个过程的时间,并且每个锂电池单体采用独立供电,锂电池单体相互之间不受影响,通过本发明提供的均衡方法能够提高锂电池单体的使用寿命。
进一步的,所述步骤1具体为:
将充电枪接入BMS检测系统,设置在BMS检测系统通路上的总负继电器吸合,BMS检测系统分别获取每个待充电锂电池单体的剩余电量以及锂电池单体的参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;每个待充电锂电池单体依次串联连接。
进一步的,所述BMS检测系统的电流输入端口设有电流环。
进一步的,所述步骤2具体为:
BMS检测系统根据所获取的剩余电量以及参数信息均衡化,得到每个待充电锂电池单体所需要的电流值;
根据所得电流值配置与待充电锂电池单体连接的充电机。
请参阅图2,本发明提供的一种锂电池单体电量的均衡电路,包括充电枪、BMS检测系统和多个串联连接的待充电锂电池单体;
所述BMS检测系统包括总负继电器、电流输入端口、BMS检测引脚、控制器、充电机;
所述电流输入端口用于与充电枪连接;
所述总负继电器与电流输入端口连接,用于当充电枪接入电流输入端口时,总负继电器吸合形成电流回路;
所述BMS检测引脚分别与每个待充电锂电池单体的两端连接,用于获取所有待充电锂电池单体的剩余电量以及参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;
所述控制器与BMS检测引脚连接,用于根据BMS检测引脚获取的剩余电量以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值,并将电流值发送给充电机;
所述充电机分别与每个待充电锂电池单体的两端连接,用于接收控制器的电流值并根据所述电流值对待充电锂电池单体充电。
进一步的,所述电流输入端口设有电流环。
进一步的,所述电流输入端口与总负继电器之间设有总正继电器和电机控制器;
所述总正继电器与电机控制器连接;所述电机控制器用于控制驱动电机驱动。
请参照图1-2,本发明的实施例一为:
本发明提供的一种锂电池单体电量的均衡电路,该均衡电路包括充电枪、BMS检测系统和多个串联连接的待充电锂电池单体;
所述BMS检测系统包括总负继电器、电流输入端口、BMS检测引脚、控制器、充电机;
所述电流输入端口用于与充电枪连接;在电流输入端口处设有一个电流环,可以提高电流的稳定性以及系统的性能。
总负继电器设置在BMS检测引脚与电流输入端口之间,所述总负继电器与电流输入端口连接,用于当充电枪接入电流输入端口时,总负继电器吸合形成电流回路;触发BMS检测引脚获取每个待充电锂电池单体的剩余电量以及锂电池单体的参数信息;
BMS检测引脚的数量为多个,每两个引脚与一个待充电锂电池单体的两端的触点连接,用于获取所有待充电锂电池单体的SOC剩余电量以及锂电池单体的参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;
所述控制器与BMS检测引脚连接,用于根据BMS检测引脚获取的SOC剩余电量以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值,并将电流值发送给充电机;
所述充电机分别与每个待充电锂电池单体的两端连接,用于接收控制器的电流值并根据所述电流值对待充电锂电池单体充电。
本发明提供的一种锂电池单体电量的均衡方法,包括:
步骤1、检测到充电枪接入充电,获取所有待充电锂电池单体的SOC剩余电量以及参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;其中所述步骤1具体为:
将充电枪接入BMS检测系统,设置在BMS检测系统通路上的总负继电器吸合,BMS检测系统分别获取每个待充电锂电池单体的剩余电量(SOC)以及锂电池单体的参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;每个待充电锂电池单体依次串联连接。
步骤2、根据所获取的剩余电量(SOC)以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值;其中,所述步骤2具体为:
BMS检测系统根据所获取的SOC剩余电量以及参数信息均衡化,得到每个待充电锂电池单体达到饱和时所需要的电流值;根据所得的电压值和电流值配置与待充电锂电池单体连接的充电机。
步骤3、根据所得电压值和电流值对待充电锂电池单体充电。
根据上述步骤,提供具体实施例如下表1(以6个单体电池为例,其中单体电池为60V/200AH的锂电池,表中为环境温度为20℃的条件下采集到的数据):表中第一行表示电池(组/单体)序号、第二行表示BMS采集SOC(剩余电量)、第三行表示利用开路电压和卡尔曼滤波法均衡配置得到的电流值;第四行表示实时采集到的电流值(由于温度因素,电流值会随之变化)。
表1
锂电池一般单体电压,3.2~3.3v(标称电压,且与温度有关系)低于这个值,说明需要充电,高于这个电压,基本上快充满了,继续充电会使电压迅速升高,满时最高电压单个3.9V。放电时电压从3.9V迅速下降到3.2V并能稳定到放电结束,结束时电压会从3.2V迅速下降。此时可认为电用完了。其中,由于充电每组电池的电流不一,温度会不一样,BMS实时监控电压、温度、电流,进行计算,充电机变化充电电流(此时由于部分电池充电电流大,电池温度实时变化)。直至充电至3.8~3.9V/组(单体)一致电压;BMS反馈充电机停止充电,即完成本轮均衡和充电过程。
综上所述,本发明提供的一种锂电池单体电量的均衡方法及均衡电路,通过获取所有待充电锂电池单体的SOC剩余电量、最大容量以及温度数据,通过SOC剩余电量以及最大容量可以计算得到需要充电的电量,根据需要充电的电量配置需要的电流及电压,再结合温度数据进行均衡化,得到最终的电压值和电流值,由于该电压值和电流值已经进行过均衡化,因此能够节约充电整个过程的时间,并且每个锂电池单体采用独立供电,锂电池单体相互之间不受影响,通过本发明提供的均衡方法能够提高锂电池单体的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种锂电池单体电量的均衡方法,其特征在于,包括:
步骤1、检测到充电枪接入充电,获取所有待充电锂电池单体的剩余电量以及参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;
步骤2、根据所获取的剩余电量以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法,均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值;
步骤3、根据所得电流值对待充电锂电池单体充电。
2.根据权利要求1所述的锂电池单体电量的均衡方法,其特征在于,所述步骤1具体为:
将充电枪接入BMS检测系统,设置在BMS检测系统通路上的总负继电器吸合,BMS检测系统分别获取每个待充电锂电池单体的剩余电量以及锂电池单体的参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;每个待充电锂电池单体依次串联连接。
3.根据权利要求2所述的锂电池单体电量的均衡方法,其特征在于,所述BMS检测系统的电流输入端口设有电流环。
4.根据权利要求1所述的锂电池单体电量的均衡方法,其特征在于,所述步骤2具体为:
BMS检测系统根据所获取的剩余电量以及参数信息均衡化,得到每个待充电锂电池单体所需要的电流值;
根据所得电流值配置与待充电锂电池单体连接的充电机。
5.一种锂电池单体电量的均衡电路,其特征在于,包括充电枪、BMS检测系统和多个串联连接的待充电锂电池单体;
所述BMS检测系统包括总负继电器、电流输入端口、BMS检测引脚、控制器、充电机;
所述电流输入端口用于与充电枪连接;
所述总负继电器与电流输入端口连接,用于当充电枪接入电流输入端口时,总负继电器吸合形成电流回路;
所述BMS检测引脚分别与每个待充电锂电池单体的两端连接,用于获取所有待充电锂电池单体的剩余电量以及参数信息;所述参数信息包括锂电池单体的最大容量和温度数据;
所述控制器与BMS检测引脚连接,用于根据BMS检测引脚获取的剩余电量以及参数信息利用开路电压和卡尔曼滤波法均衡配置得到每个待充电锂电池单体的电流值,并将电流值发送给充电机;
所述充电机分别与每个待充电锂电池单体的两端连接,用于接收控制器的电流值并根据所述电流值对待充电锂电池单体充电。
6.根据权利要求5所述的锂电池单体电量的均衡电路,其特征在于,所述电流输入端口设有电流环。
7.根据权利要求5所述的锂电池单体电量的均衡电路,其特征在于,所述电流输入端口与总负继电器之间设有总正继电器和电机控制器;
所述总正继电器与电机控制器连接;所述电机控制器用于控制驱动电机驱动。
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