CN106033905B - 一种电池组控制单元、控制系统及控制方法 - Google Patents

一种电池组控制单元、控制系统及控制方法 Download PDF

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本发明适用于电池控制系统领域,提供了一种电池组控制单元、控制系统及控制方法,该电池组控制单元包括单体电池,还包括:连接所述单体电池的旁路开关器件,连接所述旁路开关器件的放电电阻,所述旁路开关器件和所述放电电阻,构成并联于所述单体电池的旁路;并联于所述旁路,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电的电池保护芯片;并联于所述放电电阻,根据所述放电电阻的电压,输出电流调低信号的光耦器件。本发明消除了电池组中各个单体电池之间电压的差异,从而在电池组正常使用的情况下,既可以提高保持单体电池电压一致的可靠性,也可以保证每个单体电池的电量达到满充容量。

Description

一种电池组控制单元、控制系统及控制方法
技术领域
[0001 ]本发明属于电池控制系统领域,尤其涉及一种电池组控制单元、控制系统及控制 方法。
背景技术
[0002]随着新能源产业的发展,可将多个单体电池串联组合成电池组,为相关产品进行 供电,然而当单体电池成组使用时,由于各单体电池存在差异,容易发生个别单体电池过充 与过放现象,从而影响整体电池组正常使用。因此,电池组的电池控制系统中,会通过主动 管理、被动管理、能量转移型、能量消耗型等各种方法,保持电池组中各单体电池的电能储 量趋向一致。
[0003]然而,现有的电池控制系统中,管理各单体电池的电压,复杂程度高,难于实现,降 低了保持单体电池电压一致的可靠性,且不能保证每个单体电池的电量达到满充容量。其 原因在于,现有的电池控制系统,通常是通过电容或者电感,将电能储量高的单体电池的电 能转移到电能储量低的单体电池,然而,电容或者电感会消耗多余的能量,且复杂程度高, 难于实现,可靠性低,不能有效的实现电压一致性,因此降低了保持单体电池电压一致的可 靠性,且不能保证每个单体电池的电量达到满充容量。
发明内容
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种电池组控制单元、控制系统及控制方法,旨在 解决现有的电池控制系统中,管理各单体电池的电压,复杂程度高,难于实现,降低了保持 单体电池电压一致的可靠性,且不能保证每个单体电池的电量达到满充容量的问题。
[0005] 本发明实施例是这样实现的,一种电池组控制单元,包括单体电池,所述电池组控 制单元还包括:
[0006] 连接所述单体电池的旁路开关器件,连接所述旁路开关器件的放电电阻,所述旁 路开关器件和所述放电电阻,构成并联于所述单体电池的旁路;
[0007] 并联于所述旁路,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电的电池保护芯 片;
[0008] 并联于所述放电电阻,根据所述放电电阻的电压,输出电流调低信号的光耦器件。
[0009] 本发明实施例的另一目的在于提供一种电池组控制单元控制系统,包括上述的电 池组控制单元,由多个所述电池组控制单元中的单体电池串联组成的电池组,所述电池组 控制单元控制系统还包括:
[0010] 连接所述电池组的充电器;
[0011] 连于所述充电器,接收所述电流调低信号的控制模块。
[0012] 本发明实施例的另一目的在于提供一种基于电池组控制单元的控制方法,包括:
[0013] 所述电池组控制单元中的电池保护芯片,检测单体电池的电压,当所述单体电池 的电压大于预设电压时,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电;
[0014] 所述电池组控制单元中的光耦器件,根据所述放电电阻的电压,输出电流调低信 号;
[0015] 所述控制模块接收所述光耦器件发送的电流调低信号,根据所述电流调低信号, 调低经过所述单体电池的电流。
[0016] 在本实施例中,电池组控制单元中的光耦器件,输出电流调低信号,进而调低电 流。解决了现有的电池控制系统中,管理各单体电池的电压,复杂程度高,难于实现,降低了 保持单体电池电压一致的可靠性,且不能保证每个单体电池的电量达到满充容量的问题。 消除了电池组中各个单体电池之间电压的差异,从而在电池组正常使用的情况下,既可以 提高保持单体电池电压一致的可靠性,也可以保证每个单体电池的电量达到满充容量。
附图说明
[0017] 图1是本发明实施例提供的电池组控制单元的结构框图;
[0018] 图2是本发明实施例提供的电池组控制单元控制系统的结构框图;
[0019] 图3是本发明实施例提供的电池组控制单元控制系统的较佳电路图;
[0020] 图4是本发明实施例提供的电池组控制单元控制系统的控制方法的实现流程图。
具体实施方式
[0021]为了使本发明的目的、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。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并 不用于限定本发明。
[0022] 实施例一
[0023]参考图1,图1是本发明实施例提供的电池组控制单元的结构框图,详述如下:
[0024] 一种电池组控制单元,包括单体电池,所述电池组控制单元还包括:
[0025]连接所述单体电池的旁路开关器件,连接所述旁路开关器件的放电电阻,所述旁 路开关器件和所述放电电阻,构成并联于所述单体电池的旁路;
[0026]并联于所述旁路,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电的电池保护芯 片;
[0027]并联于所述放电电阻,根据所述放电电阻的电压,输出电流调低信号的光耦器件。 [0028] 其中,所述放电电阻用于分担部分所述单体电池所在电路的电流。 t〇〇29]其中,电流调低信号为光耦器件产生的电流信号,用于调低所述单体电池所在电 路的电流。
[0030] 其中,光耦器件向控制模块输出电流调低信号,以使控制模块接收到电流调低信 号后,
[0031] 进一步地,所述旁路开关器件为开关管,所述开关管包括NM0S管、PM0S管、NPN型三 极管以及PNP型三极管中的至少一种。
[0032]进一步地,在所述的电池组控制单元中,所述光耦器件包括发光二极管、光敏晶体 管中的至少一种。
[0033] 进一步地,在所述的电池组控制单元中,所述电池保护芯片,检测单体电池的电 压,当所述单体电池的电压大于预设电压时,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放 电。
[0034]进一步地,在所述的电池组控制单元中,所述旁路开关器件的输入端和所述电池 保护芯片的输入端共接于所述单体电池的正极,所述电池保护芯片的输出端和所述放电电 阻的一端共接于所述单体电池的负极。
[0035] 在本实施例中,在所述的电池组控制单元中,增加一个光耦器件,来检测环路中是 否有旁路电流,以总线形式传输给控制模块,并配合电池保护芯片进行控制电流,既可以保 证每个电池单体容量满充,也可以保证每个电池单体电压一致。由于每个单体电池中只需 要增加一个光耦器件,即可实现对整个环路的电压控制与管理,因此成本低、结构简单、易 于实现、稳定可靠性高。
[0036] 实施例二
[0037]图2是本发明实施例提供的电池组控制单元控制系统的结构框图,详述如下:
[0038] 一种电池组控制单元控制系统,包括上述的电池组控制单元,由多个所述电池组 控制单元中的单体电池串联组成的电池组,所述电池组控制单元控制系统还包括:
[0039] 连接所述电池组的充电器;
[0040] 连于所述充电器,接收所述电流调低信号的控制模块。
[0041] 参考图3,图3是本发明实施例提供的电池组控制单元控制系统的较佳电路图,详 述如下:
[0042] 其中,单体电池采用BT1、BT2、BTn,电池保护芯片采用U1、U2、Un,旁路开关器件采 用M0S管組、1^2、111,光耦器件采用1801、1302、13〇11,放电电阻采用1?1、1?2、1?11。
[0043] 工作原理如下:
[0044]电池组串联充电时,充电电流为初始值,例如1A,当其中一个单体电池例如BT2电 压充电到上限电压如4.2V,电池保护芯片U2会检测到电压,然后开启管理系统,即打开M0S 管M2给电池放电,放电能量通过电阻R2消耗掉。
[0045]单体电池保护单元在放电电阻R2两端并联上光耦器件IS02,当R2通过电流时,R2 两端会有电压产生,电压会使光耦器件IS02的发光二极管点亮,光耦器件内部的三极管导 通,电流调低信号通过总线形式发送到控制模块,控制模块检测到有电流调低信号输入,SP 控制充电器降低电流,例如,将电流1A降为0.9A充电。
[0046]由于整体电流下降后,单体电池BT2的电压也会下降,会低于上限电压,电池保护 芯片检测到当前电压低于上限电压时,电池保护芯片会控制管理系统停止,整个电池组会 以低于初始值的电流如0.9A的电流继续充电,直到电池组中有其它单体电池电压又高于上 限电压。整个系统重复上述工作。
[0047]当充电器电流降到每个单体电池的旁路电流时,电压达到上限的单体电池会开启 电池管理系统工作,使得旁路放电电流和充电电流一致,电池电压将保持在上限电压,不上 升也不下降。没有达到电压上限的单体电池会继续以初始值的电流充电,直到所有的单体 电池均开启了电池管理系统。当所有的单体电池均开启了电池管理系统,表示每个电池都 充到最高电压,整个环路中的控制模块即控制充电器关闭,结束充电。
[0048] 实施例三
[0049]图4是本发明实施例提供的电池组控制单元控制系统的控制方法的实现流程图, 所述控制方法包括:
[0050] S401,所述电池组控制单元中的电池保护芯片,检测单体电池的电压,当所述单体 电池的电压大于预设电压时,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电;
[0051] S402,所述电池组控制单元中的光耦器件,根据所述放电电阻的电压,输出电流调 低信号;
[0052] S403,所述控制模块接收所述光耦器件发送的电流调低信号,根据所述电流调低 信号,调低经过所述单体电池的电流。
[0053] 其中,所述电池保护芯片每隔预设时间,检测单体电池的电压,当所述单体电池的 电压大于预设电压时,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电。
[0054] 其中,所述控制模块根据所述电流调低信号,逐渐调低经过所述单体电池的电流。 [0055]其中,所述控制模块接收所述电流调低信号后,根据所述电流调低信号和预设电 流调低信号的差值,调节充电器输出电流的百分比,逐渐调低经过所述单体电池的电流,以 避免电流突变,影响单体电池的寿命。
[0056]通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借 助软件加必需的通用硬件的方式来实现。所述的程序可以存储于可读取存储介质中,所述 的存储介质,如随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储 器、寄存器等。该存储介质位于存储器,处理器读取存储器中的信息,结合其硬件执行本发 明各个实施例所述的方法。
[0057]以上所述,仅为本发明的具体实施方式,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揭露的技术范围内,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以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种电池组控制单元,包括单体电池,其特征在于,所述电池组控制单元还包括: 连接所述单体电池的旁路开关器件,连接所述旁路开关器件的放电电阻,所述旁路开 关器件和所述放电电阻,构成并联于所述单体电池的旁路; 连接所述电池组的充电器; 连接于所述充电器,接收电流调低信号的控制模块,所述控制模块接收光耦器件发送 的电流调低信号,根据所述电流调低信号,调低经过所述单体电池的电流; 并联于所述旁路,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电的电池保护芯片; 并联于所述放电电阻,根据所述放电电阻的电压,输出电流调低信号的光耦器件。
2.如权利要求1所述的电池组控制单元,其特征在于,所述旁路开关器件为开关管,所 述开关管包括NMOS管、PMOS管、NPN型三极管以及PNP型三极管中的至少一种。
3.如权利要求1所述的电池组控制单元,其特征在于,所述光耦器件包括发光二极管、 光敏晶体管中的至少一种。
4.如权利要求1所述的电池组控制单元,其特征在于,所述电池保护芯片,检测所述单 体电池的电压,当所述单体电池的电压大于预设电压时,控制所述旁路开关器件导通,以使 所述旁路放电。
5. 如权利要求1所述的电池组控制单元,其特征在于,所述旁路开关器件的输入端和所 述电池保护芯片的输入端共接于所述单体电池的正极,所述电池保护芯片的输出端和所述 放电电阻的一端共接于所述单体电池的负极。
6. —种基于权利要求5所述的电池组控制单元控制系统的控制方法,其特征在于,包 括: 所述电池组控制单元中的电池保护芯片,检测单体电池的电压,当所述单体电池的电 压大于预设电压时,控制所述旁路开关器件导通,以使所述旁路放电; 所述电池组控制单元中的光耦器件,根据所述放电电阻的电压,输出电流调低信号; 所述控制模块接收所述光耦器件发送的电流调低信号,根据所述电流调低信号,调低 经过所述单体电池的电流。
7. 如权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述电池保护芯片每隔预设时间,检测 所述单体电池的电压,当所述单体电池的电压大于预设电压时,控制所述旁路开关器件导 通,以使所述旁路放电。
8. 如权利要求7所述的控制方法,所述控制模块根据所述电流调低信号,逐渐调低经过 所述单体电池的电流。
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