CN107947294A - 混合动力电芯的电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术。本发明是要解决现有单独的钛酸锂电池价格过高的问题，提供了一种混合动力电芯的电池管理系统，其技术方案可概括为：混合动力电芯的电池管理系统，包括主控制单元、钛酸锂电芯、磷酸铁锂电芯、钛酸锂从控单元、磷酸铁锂从控单元、充放电接口及加热单元，主控单元分别与钛酸锂从控单元及磷酸铁锂从控单元连接，钛酸锂从控单元与钛酸锂电芯连接，磷酸铁锂从控单元与磷酸铁锂电芯连接，钛酸锂电芯与磷酸铁锂电芯与充放电接口连接，充放电接口及加热单元分别与主控单元连接，加热单元与充放电接口连接。本发明的有益效果是，节省成本，适用于电池。

Description

混合动力电芯的电池管理系统
技术领域
[0001]本发明涉及电池技术，特别涉及电池管理技术。
背景技术
[0002]新能源技术是新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的应用， 重点包含太阳能、风能、生物质能及核能等。通常新能源与传统能源相比，存在获取功率不 稳定的情况，例如太阳能在白天输出较高功率，夜晚则停止输出，风能则相反。新能源利用 中通常会加入储能部件用于将不定时的功率输入转化为持续可控的功率输出，最典型的储 能部件为锂电池，而锂电池受其材料和化学机理限制，又各有应用的侧重点。
[0003]目前，钛酸锂电池具有充放电循环次数多（大于20000次），支持快速充放电（充放 电大于6C)，温度范围宽(-40°C〜+60°C)，自放电小的优点，同时也有工作电压低(小于3V)、 能量密度低(小于100Wh/kg)、电池价格高的缺点。相比钛酸锂电池，磷酸铁锂电池具有能量 密度高、电池价格便宜的优点，但其也有充放电次数少(小于2000次）、充放电倍率较小(小 于3C)等缺点。目前钛酸锂电池的价格是磷酸铁锂的接近2倍多。
发明内容
[0004] 本发明的目的是要解决目前单独的钛酸锂电池价格过高的问题，提供了一种混合 动力电芯的电池管理系统。
[0005] 本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，混合动力电芯的电池管理系统，其特 征在于，包括主控制单元、钛酸锂电芯、磷酸铁锂电芯、钛酸锂从控单元、磷酸铁锂从控单 元、充放电接口及加热单元，所述主控单元分别与钛酸锂从控单元及磷酸铁锂从控单元连 接，钛酸锂从控单元与钛酸锂电芯连接，磷酸铁锂从控单元与磷酸铁锂电芯连接，钛酸锂电 芯与磷酸铁锂电芯与充放电接口连接，充放电接口及加热单元分别与主控单元连接，加热 单元与充放电接口连接，
[0006] 所述钛酸锂从控单元用于检测钛酸锂电芯的电压、电量及温度信息，上传至主控 制单元，且接收主控制单元的命令控制钛酸锂电芯充放电；
[0007] 所述磷酸铁锂从控单元用于检测磷酸铁锂电芯的电压、电量、放电电流及温度信 息，上传至主控制单元，且接收主控制单元的命令控制磷酸铁锂电芯充放电；
[0008] 所述加热单元用于根据主控单元的控制对磷酸铁锂电芯进行加热；
[0009] 所述充放电接口用于与外部用电设备或外部充电设备连接，并检测且向主控单元 上传充电电流，根据主控单元的控制对充放电电流进行控制；
[0010] 所述主控单元用于：
[0011] 在放电使用时，根据磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的温度信息判断其是 否小于第一预设值，若是则通过钛酸锂从控单元开启钛酸锂电芯放电，通过磷酸铁锂从控 单元关闭磷酸铁锂电芯放电，并控制加热单元为磷酸铁锂电芯加热至第二预设值后再通过 磷酸铁锂从控单元开启磷酸铁锂电芯放电，否则直接通过磷酸铁锂从控单元及钛酸锂从控 单元分别开启磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯放电，磷酸铁锂电芯放电使用过程中，若磷酸铁 锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的放电电流大于第三预设值，则通过钛酸锂从控单元控制 钛酸锂电芯以第四预设值放电；
[0012]在充电时，根据磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的温度信息判断其是否小 于第一预设值，若是则开启加热单元为磷酸铁锂电芯加热至第二预设值后开始充电，否则 直接开始充电，开始充电后时刻判断充放电接口上传的充电电流是否大于第五预设值，若 是则通过钛酸锂从控单元控制钛酸锂电芯开始充电，当钛酸锂从控单元上传的钛酸锂电芯 的电压及电量已满时，控制充放电接口降低充电电流后通过磷酸铁锂从控单元控制磷酸铁 锂电芯开始充电，否则直接通过磷酸铁锂从控单元及钛酸锂从控单元分别控制磷酸铁锂电 芯及钛酸锂电芯开始充电。
[0013]具体的，还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块与控制单元连接，用于检测钛酸 锂电芯正负极和磷酸铁锂电芯正负极与整机之间绝缘电阻及检测是否漏电，将检测结果通 知主控单元；
[0014]所述主控单元还用于在检测结果表现为绝缘电阻有异常或漏电时，通过钛酸锂从 控单元及磷酸铁锂从控单元分别控制钛酸锂电芯及磷酸铁锂电芯停止放电或充电，同时切 断充放电接口的充放电流。
[0015]进一步的，在磷酸铁锂电芯充电过程中，主控单元还用于根据磷酸铁锂从控单元 和/或钛酸锂从控单元上传的信息判断是否过充或磷酸铁锂电芯温度过高或钛酸锂电芯温 度过高或充电电流大于第五预设值，任意一项判断为是时，控制充放电接口切断充电电流， 且通过磷酸铁锂从控单元及钛酸锂从控单元分别控制磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯停止充 电。
[0016]具体的，所述磷酸铁锂电芯放电使用过程中，通过钛酸锂从控单元关闭钛酸锂电 芯放电，当磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的电压及电量小于第六预设值时，通过 充放电接口限制放电电流，再通过钛酸锂从控单元开启钛酸锂电芯放电，作为备用电源。 [0017]再进一步的，所述第三预设值小于第四预设值。
[0018]再进一步的，所述第一预设值为-20°c，第二预设值为-10°c，第三预设值为2C，第 四预设值为10C，第五预设值为3C。
[0019]本发明的有益效果是，在本发明方案中，通过上述混合动力电芯的电池管理系统， 可以结合钛酸锂电池及磷酸铁锂电池各自的优点，且不用使用较多的钛酸锂电芯，从而节 省成本。
附图说明
[0020]图1为本发明实施例中混合动力电芯的电池管理系统的系统框图。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例及附图，详细描述本发明的技术方案。
[0022]本发明所述混合动力电芯的电池管理系统，包括主控制单元、钛酸锂电芯、磷酸铁 锂电芯、钛酸锂从控单元、磷酸铁锂从控单元、充放电接口及加热单元，其中，主控单元分别 与钛酸锂从控单元及磷酸铁锂从控单元连接，钛酸锂从控单元与钛酸锂电芯连接，磷酸铁 锂从控单元与磷酸铁锂电芯连接，钛酸锂电芯与磷酸铁锂电芯与充放电接口连接，充放电 接口及加热单元分别与主控单元连接，加热单元与充放电接口连接，这里，钛酸锂从控单元 用于检测钛酸锂电芯的电压、电量及温度信息，上传至主控制单元，且接收主控制单元的命 令控制钛酸锂电芯充放电；磷酸铁锂从控单元用于检测磷酸铁锂电芯的电压、电量、放电电 流及温度信息，上传至主控制单元，且接收主控制单元的命令控制磷酸铁锂电芯充放电；力口 热单元用于根据主控单元的控制对磷酸铁锂电芯进行加热;充放电接口用于与外部用电设 备或外部充电设备连接，并检测且向主控单元上传充电电流，根据主控单元的控制对充放 电电流进行控制;主控单元用于:在放电使用时，根据磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电 芯的温度信息判断其是否小于第一预设值，若是则通过钛酸锂从控单元开启钛酸锂电芯放 电，通过磷酸铁锂从控单元关闭磷酸铁锂电芯放电，并控制加热单元为磷酸铁锂电芯加热 至第二预设值后再通过磷酸铁锂从控单元开启磷酸铁锂电芯放电，否则直接通过磷酸铁锂 从控单元及钛酸锂从控单元分别开启磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯放电，磷酸铁锂电芯放电 使用过程中，若磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的放电电流大于第三预设值，则通 过钛酸锂从控单元控制钛酸锂电芯以第四预设值放电；在充电时，根据磷酸铁锂从控单元 上传的磷酸铁锂电芯的温度信息判断其是否小于第一预设值，若是则开启加热单元为磷酸 铁锂电芯加热至第二预设值后开始充电，否则直接开始充电，开始充电后时刻判断充放电 接口上传的充电电流是否大于第五预设值，若是则通过钛酸锂从控单元控制钛酸锂电芯开 始充电，当钛酸锂从控单元上传的钛酸锂电芯的电压及电量已满时，控制充放电接口降低 充电电流后通过磷酸铁锂从控单元控制磷酸铁锂电芯开始充电，否则直接通过磷酸铁锂从 控单元及钛酸锂从控单元分别控制磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯开始充电。
[0023]实施例
[0024]本发明实施例的混合动力电芯的电池管理系统，其系统框图参见图1，包括主控制 单元、钛酸锂电芯、磷酸铁锂电芯、钛酸锂从控单元、磷酸铁锂从控单元、充放电接口及加热 单元，其中，主控单元分别与钛酸锂从控单元及磷酸铁锂从控单元连接，钛酸锂从控单元与 钛酸锂电芯连接，磷酸铁锂从控单元与磷酸铁锂电芯连接，钛酸锂电芯与磷酸铁锂电芯与 充放电接口连接，充放电接口及加热单元分别与主控单元连接，加热单元与充放电接口连 接。
[0025]钛酸锂从控单元用于检测钛酸锂电芯的电压、电量及温度信息，上传至主控制单 元，且接收主控制单元的命令控制钛酸锂电芯充放电。
[0026]磷酸铁锂从控单元用于检测磷酸铁锂电芯的电压、电量、放电电流及温度信息，上 传至主控制单元，且接收主控制单元的命令控制磷酸铁锂电芯充放电。
[0027]加热单元用于根据主控单元的控制对磷酸铁锂电芯进行加热。加热单元的供电由 充放电接口。
[0028]充放电接口用于与外部用电设备或外部充电设备连接，并检测且向主控单元上传 充电电流，根据主控单元的控制对充放电电流进行控制。
[0029] 主控单元用于：
[0030]在放电使用时，根据磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的温度信息判断其是 否小于第一预设值，若是则通过钛酸锂从控单元开启钛酸锂电芯放电，通过磷酸铁锂从控 单元关闭磷酸铁锂电芯放电，并控制加热单元为磷酸铁锂电芯加热至第二预设值后再通过 磷fe铁锂从控单元开启磷酸铁锂电芯放电，否则直接通过憐酸铁锂从控单元及钛酸锂从控 单元分别开启磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯放电，磷酸铁锂电芯放电使用过程中，若磷酸铁 锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的放电电流大于第三预设值，则通过钛酸锂从控单元控制 钛酸锂电芯以第四预设值放电。
[0031]在磷酸铁锂电芯放电使用过程中，优选通过铁酸锂从控单元关闭钛酸锂电芯放 电，当磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的电压及电量小于第六预设值时，通过充放 电接口限制放电电流，再通过钛酸锂从控单元开启钛酸锂电芯放电，作为备用电源，以提供 整机意外求援能源供应。
[0032]在充电时，根据磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的温度信息判断其是否小 于第一预设值，若是则开启加热单元为磷酸铁锂电芯加热至第二预设值后开始充电，否则 直接开始充电，开始充电后时刻判断充放电接口上传的充电电流是否大于第五预设值，若 是则通过钛酸锂从控单元控制钛酸锂电芯开始充电，当钛酸锂从控单元上传的钛酸锂电芯 的电压及电量已满时，控制充放电接口降低充电电流后通过磷酸铁锂从控单元控制磷酸铁 锂电芯开始充电，否则直接通过磷酸铁锂从控单元及钛酸锂从控单元分别控制磷酸铁锂电 芯及钛酸锂电芯开始充电。
[0033]在磷酸铁锂电芯充电过程中，主控单元还用于根据磷酸铁锂从控单元和/或钛酸 锂从控单元上传的信息判断是否过充或磷酸铁锂电芯温度过高或钛酸锂电芯温度过高或 充电电流大于第五预设值，任意一项判断为是时，控制充放电接口切断充电电流，且通过磷 酸铁锂从控单元及钛酸锂从控单元分别控制磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯停止充电。
[0034] 本例中，还可以包括绝缘检测模块，绝缘检测模块与控制单元连接，用于检测钛酸 锂电芯正负极和磷酸铁锂电芯正负极与整机之间绝缘电阻及检测是否漏电，将检测结果通 知主控单元;则主控单元还用于在检测结果表现为绝缘电阻有异常或漏电时，通过钛酸锂 从控单元及磷酸铁锂从控单元分别控制钛酸锂电芯及磷酸铁锂电芯停止放电或充电，同时 切断充放电接口的充放电流。
[0035]其中，第三预设值必然小于第四预设值，则第一预设值优选为-20°c，第二预设值 优选为-10°c，第三预设值优选为2C，第四预设值优选为10C，第五预设值优选为3C。

Claims (6)

1.混合动力电芯的电池管理系统，其特征在于，包括主控制单元、钛酸锂电芯、磷酸铁 锂电芯、钛酸锂从控单元、磷酸铁锂从控单元、充放电接口及加热单元，所述主控单元分别 与钛酸锂从控单元及磷酸铁锂从控单元连接，钛酸锂从控单元与钛酸锂电芯连接，磷酸铁 锂从控单元与磷酸铁锂电芯连接，钛酸锂电芯与磷酸铁锂电芯与充放电接口连接，充放电 接口及加热单元分别与主控单元连接，加热单元与充放电接口连接， 所述钛酸锂从控单元用于检测钛酸锂电芯的电压、电量及温度信息，上传至主控制单 元，且接收主控制单元的命令控制钛酸锂电芯充放电； 所述磷酸铁锂从控单元用于检测磷酸铁锂电芯的电压、电量、放电电流及温度信息，上 传至主控制单元，且接收主控制单元的命令控制磷酸铁锂电芯充放电； 所述加热单元用于根据主控单元的控制对磷酸铁锂电芯进行加热； 所述充放电接口用于与外部用电设备或外部充电设备连接，并检测且向主控单元上传 充电电流，根据主控单元的控制对充放电电流进行控制； 所述主控单元用于： 在放电使用时，根据磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的温度信息判断其是否小 于第一预设值，若是则通过钛酸锂从控单元开启钛酸锂电芯放电，通过磷酸铁锂从控单元 关闭磷酸铁锂电芯放电，并控制加热单元为磷酸铁锂电芯加热至第二预设值后再通过磷酸 铁锂从控单元开启磷酸铁锂电芯放电，否则直接通过磷酸铁锂从控单元及钛酸锂从控单元 分别开启磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯放电，磷酸铁锂电芯放电使用过程中，若磷酸铁锂从 控单元上传的磷酸铁锂电芯的放电电流大于第三预设值，则通过钛酸锂从控单元控制钛酸 锂电芯以第四预设值放电； 在充电时，根据磷酸铁锂从控单元上传的磷酸铁锂电芯的温度信息判断其是否小于第 一预设值，若是则开启加热单元为磷酸铁锂电芯加热至第二预设值后开始充电，否则直接 开始充电，开始充电后时刻判断充放电接口上传的充电电流是否大于第五预设值，若是则 通过钛酸锂从控单元控制钛酸锂电芯开始充电，当钛酸锂从控单元上传的钛酸锂电芯的电 压及电量已满时，控制充放电接口降低充电电流后通过磷酸铁锂从控单元控制磷酸铁锂电 芯开始充电，否则直接通过磷酸铁锂从控单元及钛酸锂从控单元分别控制磷酸铁锂电芯及 钛酸锂电芯开始充电。
2.如权利要求1所述的混合动力电芯的电池管理系统，其特征在于，还包括绝缘检测模 块，所述绝缘检测模块与控制单元连接，用于检测钛酸锂电芯正负极和磷酸铁锂电芯正负 极与整机之间绝缘电阻及检测是否漏电，将检测结果通知主控单元； 所述主控单元还用于在检测结果表现为绝缘电阻有异常或漏电时，通过钛酸锂从控单 元及磷酸铁锂从控单元分别控制钛酸锂电芯及磷酸铁锂电芯停止放电或充电，同时切断充 放电接口的充放电流。
3. 如权利要求1所述的混合动力电芯的电池管理系统，其特征在于，在磷酸铁锂电芯充 电过程中，主控单元还用于根据磷酸铁锂从控单元和/或钛酸锂从控单元上传的信息判断 是否过充或磷酸铁锂电芯温度过高或钛酸锂电芯温度过高或充电电流大于第五预设值，任 意一项判断为是时，控制充放电接口切断充电电流，且通过磷酸铁锂从控单元及钛酸锂从 控单元分别控制磷酸铁锂电芯及钛酸锂电芯停止充电。
4. 如权利要求1所述的混合动力电芯的电池管理系统，其特征在于，所述磷酸铁锂电芯 放电使用过程中，通过駄酸锂从控单兀关闭欽酸锂电芯放电，当磷酸铁锂从控单元上传的 磷酸铁锂电芯的电压及电量小于第六预设值时，通过充放电接口限制放电电流，再通过钛 酸锂从控单元开启钛酸锂电芯放电，作为备用电源。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的混合动力电芯的电池管理系统，其特征在于，所述第 三预设值小于第四预设值。
6. 如权利要求5所述的混合动力电芯的电池管理系统，其特征在于，所述第一预设值 为-2(TC，第二预设值为-1(rc，第三预设值为2C，第四预设值为10C，第五预设值为3C。
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