CN110729779A - 一种锂离子电池智能管理系统 - Google Patents

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蒋良兴
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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池智能管理系统，包括控制处理模块以及其连接的检测模块、存储模块、均衡管理模块和充放电管理模块；其中控制处理模块用于根据检测模块所检测的电池组的各个单体电池的数据信息控制充放电管理模块以及均衡管理模块，并将检测模块的各个单体电池的数据信息存储到存储模块；充放电管理模块，用于对电池组的充放电过程进行管理，实现对锂离子电池组的自动充电，能够提高电池的充放电效率，延长使用寿命，确保电池组安全、稳定运行。

Description

一种锂离子电池智能管理系统
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池智能管理系统。
背景技术
锂离子电池具有自放电率低，无记忆效应，以及不含有毒物质等优点，被广泛地应用于电动汽车、电动自行车、电动飞机等电动设备。为了达到电动设备所需的额定电压，需要将单体电池串并联以形成电池组的方式使用。电池组内的单体电池在串并联工作条件下，其内阻、电容、电压、温度、自放电等参数存在一致性差异，极大地影响了电池组的工作效率，特别在大电流、超低温、超高温等极端充放电条件下，相对较差的单体电池会加速劣化，影响电池组的整体寿命，最终容易导致劣化电池反极，出现安全问题。
特别地，由于电池组内存在的一致性差异，在电池组充电时，当最差的单体电池充满电而其他单体电池还未充满电时，电源管理系统会默认电池组已经充满；同样，在电池组放电时，当最差的单体电池放完电而其他单体电池还未放完电时，电源管理系统默认电池组已经放完电，这将大大降低电池组的循环寿命。而且，在充放电时，最差的单体电池极有可能出现过充；在放电时，最差的电池极有可能出现过放，以上情况都会严重影响电池的使用寿命，甚至造成安全隐患。
因此设计出一种关于锂离子电池组的电池管理系统来维护电池的安全和性能成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通过提供一种锂离子电池智能管理系统来克服电池组内的单体电池的参数存在一致性差异，进而提高电池组的寿命和安全性能。
为了达到以上目的，本发明提供了一种锂离子电池智能管理系统用于对多个电池单体组成的电池组，包括控制处理模块以及其连接的检测模块、存储模块、均衡管理模块和充放电管理模块；
控制处理模块，根据检测模块所检测的电池组的各个单体电池的数据信息控制充放电管理模块以及均衡管理模块，并将检测模块的各个单体电池的数据信息存储到存储模块；
检测模块，用于检测电池组的各个单体电池的数据信息；
充放电管理模块，用于对电池组的充放电过程进行管理，实现对锂离子电池组的自动充电；
均衡管理模块，用于电池组充电过程中减少单体电池容量之间的差异，实现配置均衡电流。
在本发明的一实施例中，所述检测模块的所述数据信息包括电池组的各个单体电池的电压数据信息、电流数据信息以及温度数据信息中的至少一种。
在本发明的一实施例中，所述检测模块包括电压检测模块，所述电压检测模块用于实时监测锂离子电池组单体电压值，通过判断单体电压值和设定值之间的关系，确定锂离子电池组的荷电状态，得到各个单体电池的电压数据信息。
在本发明的一实施例中，所述检测模块包括电流检测模块，所述电流检测模块用于实时监测锂离子电池电流值，通过电流积分法校正由端电压法计算出的锂离子电池荷电状态，得到各个单体电池的电流数据信息。
在本发明的一实施例中，所述检测模块包括温度检测模块，用于实时监测各个锂离子电池单体的温度值，通过温度参数校正由端电压法计算出的锂离子电池荷电状态，得到各个单体电池的温度数据信息。
在本发明的一实施例中，所述检测模块被实施为AD7280集成电池管理采样芯片。
在本发明的一实施例中，所述充放电管理模块包括充放电控制单元和判断单元，其中，所述充放电控制单元用于控制电池组充放电，所述判断单元藉由检测模块检测的数据信息判断是否对电池组进行充放电保护。
在本发明的一实施例中，所述充放电管理模块还包括充放电管失效检测模块；所述充放电管失效检测模块包括充电管失效检测单元、放电管失效检测单元，分别用于检测充放电控制单元的充电管、放电管是否被击穿损坏。
在本发明的一实施例中，所述充放电管理模块还包括异常处理单元和异常故障报警单元，所述异常处理单元用于记录电池组故障发生的时间及内容；所述异常故障报警单元用于警示电池组的异常。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该锂离子电池智能管理系统能够实时监测电池组充放电过程中的各个电池单体的运行状态，并能够通过异常处理单元和异常故障报警单元处理对发生故障时进行处理和报警。因此，该锂离子电池智能管理系统能够提高电池的充放电效率，延长使用寿命，确保电池组安全、稳定运行。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的锂离子电池智能管理系统的方框示意图。
图2是根据本发明的上述实施例的充放电控制模块的方框示意图。
图3是根据本发明的上述实施例的充放电管失效检测模块的方框示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，锂离子电池智能管理系统用于对多个电池单体组成的电池组，包括控制处理模块10以及其连接的检测模块20、存储模块30、均充放电管理模块40和衡管理模块50，根据电池组数据信息自动调节充电模式，对容量一致性较差的单体电池进行均衡管理，自动配置均衡充电电流，提高锂电池的容量一致性。该电池管理系统能够提高电池的充电效率，延长使用寿命，确保电池组安全、稳定运行。
具体地，如图1所示，锂离子电池智能管理系统中的控制处理模块10，用于根据检测模块20所检测的电池组的各个单体电池的数据信息控制充放电管理模块40以及均衡管理模块50，并将检测模块的各个单体电池的数据信息存储到存储模块30；检测模块20，用于检测电池组的各个单体电池的数据信息；充放电管理模块40，用于对电池组的充放电过程进行管理，实现对锂离子电池组的自动充电；均衡管理模块50，用于电池组充电过程中减少单体电池容量之间的差异，实现自动配置均衡电流。
值得一说的是，在本实施例中，在本发明的一实施例中，检测模块20的数据信息包括电池组的各个单体电池的电压数据信息、电流数据信息以及温度数据信息中的至少一种。此外，本发明的采集模块可被实施但不限于实施为AD7280集成电池管理采样芯片。
如图1所示，在本发明的一实施例中，检测模块20包括电压检测模块21，电压检测模块21用于实时监测锂离子电池组单体电压值，通过判断单体电压值和设定值之间的关系，确定锂离子电池组的荷电状态，得到各个单体电池的电压数据信息。
进一步地，检测模块20还可以包括电流检测模块22，该电流检测模块22用于实时监测锂离子电池电流值，通过电流积分法校正由端电压法计算出的锂离子电池荷电状态，得到各个单体电池的电流数据信息。
进一步地，所述检测模块20还可以包括温度检测模块23，用于实时监测各个锂离子电池单体的温度值，通过温度参数校正由端电压法计算出的锂离子电池荷电状态，得到各个单体电池的温度数据信息。
如图2所示，在本发明的一实施例中，所述充放电管理模块40包括充放电控制单元41和判断单元42，其中，所述充放电控制单元41用于控制电池组充放电，所述判断单元藉42由检测模块检测的数据信息判断是否对电池组进行充放电保护。
进一步地，如图2和图3所示，所述充放电管理模块40还包括充放电管失效检测模块43；所述充放电管失效检测模块43包括充电管失效检测单元431、放电管失效检测单元432，分别用于检测充放电控制单元的充电管、放电管是否被击穿损坏。
进一步地，所述充放电管理模块40还包括异常处理单元44和异常故障报警单元45，所述异常处理单元44用于记录电池组故障发生的时间及内容；所述异常故障报警单元45用于警示电池组的异常。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种锂离子电池智能管理系统，用于对多个电池单体组成的电池组，其特征在于，包括控制处理模块以及其连接的检测模块、存储模块、均衡管理模块和充放电管理模块；
控制处理模块，用于根据检测模块所检测的电池组的各个单体电池的数据信息控制充放电管理模块以及均衡管理模块，并将检测模块的各个单体电池的数据信息存储到存储模块；
检测模块，用于检测电池组的各个单体电池的数据信息；
充放电管理模块，用于对电池组的充放电过程进行管理，实现对锂离子电池组的自动充电；
均衡管理模块，用于电池组充电过程中减少单体电池容量之间的差异，实现配置均衡电流。
2.如权利要求1所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述检测模块的所述数据信息包括电池组的各个单体电池的电压数据信息、电流数据信息以及温度数据信息中的至少一种。
3.如权利要求2所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述检测模块包括电压检测模块，所述电压检测模块用于实时监测锂离子电池组单体电压值，通过判断单体电压值和设定值之间的关系，确定锂离子电池组的荷电状态以及健康状态，得到各个单体电池的电压数据信息。
4.如权利要求2或者3所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述检测模块包括电流检测模块，所述电流检测模块用于实时监测锂离子电池电流值，通过电流积分法校正由端电压法计算出的锂离子电池荷电状态，得到各个单体电池的电流数据信息。
5.如权利要求2或者3所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述检测模块包括温度检测模块，用于实时监测各个锂离子电池单体的温度值，通过温度参数校正由端电压法计算出的锂离子电池荷电状态，得到各个单体电池的温度数据信息。
6.如权利要求4所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述检测模块包括温度检测模块，用于实时监测各个锂离子电池单体的温度值，通过温度参数校正由端电压法计算出的锂离子电池荷电状态，得到各个单体电池的温度数据信息。
7.如权利要求2所述的锂离子电池智能管理系统，其中，所述检测模块被实施为AD7280集成电池管理采样芯片。
8.如权利要求1或者6所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述充放电管理模块包括充放电控制单元和判断单元，其中，所述充放电控制单元用于控制电池组充放电，所述判断单元藉由检测模块检测的数据信息判断是否对电池组进行充放电保护。
9.如权利要求8所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述充放电管理模块还包括充放电管失效检测模块；所述充放电管失效检测模块包括充电管失效检测单元、放电管失效检测单元，分别用于检测充放电控制单元的充电管、放电管是否被击穿损坏。
10.如权利要求9所述的锂离子电池智能管理系统，其特征在于，所述充放电管理模块还包括异常处理单元和异常故障报警单元，所述异常处理单元用于记录电池组故障发生的时间及内容；所述异常故障报警单元用于警示电池组的异常。
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