CN112928794A - 一种锂电池管理系统及该锂电池管理系统的控制方法 - Google Patents

一种锂电池管理系统及该锂电池管理系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂电池管理系统，电池包内设有主控制器，充电模块和放电模块内分别设置有与主控制器相通讯连接的充电控制器和放电控制器。还公开了一种上述锂电池管理系统的控制方法，通过主控制器与充电控制器通讯，在充电控制器收到通讯信号后控制充电执行模块打开为电池包充电，并给主控制器进行应答，在主控制器收到应答信号后进行下一次通讯过程。当任一控制器未收到应答或通讯信号时则中断通讯，充电模块停止给电池包充电。同样的，放电控制方法也采用相同的方法。因此上述控制方法满足现有的EK9认证标准，实现电池包与充电模块之间的充电过程以及电池包与放电模块之间的放电过程更加安全和可靠。

Description

一种锂电池管理系统及该锂电池管理系统的控制方法
技术领域
本发明涉及锂电池管理领域，特别涉及一种锂电池管理系统及该锂电池管理系统的控制方法。
背景技术
锂电池是一种既能通过充电器为之充电而进行蓄电又能通过放电模块放电为负载进行供电的电池，由于其同时具有蓄电和放电的功能，因此锂电池受到了广泛应用。由多个锂电池串联而成的锂电池在充电或放电过程中，极易出现过充电、过放电和过电流等影响电池使用寿命和性能的情况，为保证锂电池的安全设计，行业里对为充电器的可靠性和安全性也提出了更高的要求。
行业标准IEC 62841针对充电器的安全性提出了新的要求：要求电池充电器在单次失效情况下，充电器对电池包充电操作仍然能受控并安全可靠。但这种标准还只是保证充电器给电池包充电过程中的安全，而2020年5月15日发布了行业新标准EK9-BE-91(V4)，这个新规定不同于以往的标准IEC 62841，其中新标准EK9-BE-91(V4)提出了电池管理系统的考核要求：要求电池管理系统(BMS)包括电池驱动的产品、电池包和充电器应该作为一个系统进行一起评估，而标准IEC 62841中只是对充电器给电池包充电过程进行评估，目前还没人提出能满足新标准的方法。因此需要进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能实现电池包分别与充电模块和放电模块通讯的锂电池管理系统。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述锂电池管理系统的控制方法，该控制方法能保证锂电池充放电过程更加安全和可靠。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种锂电池管理系统，包括：
电池包，所述电池包内包括锂电池组，所述锂电池组至少包括两节相串联的锂电池，所述电池包内还设有充电通道和放电通道；
充电模块，所述充电模块包括充电控制器、充电执行模块和电源模块，所述充电执行模块的一端与电源模块的一端相连接，所述电源模块的另一端用于连接外接电源，所述充电控制器与充电执行模块相连接，在充电模块与电池包连接时，所述充电执行模块的另一端通过充电通道与锂电池组相连接；
放电模块，包括放电控制器、放电执行模块以及负载，用于通过电池包为负载供电，所述放电执行模块的一端与负载相连接，所述放电控制器与放电执行模块相连接，在电池包与放电模块相连接时，所述放电执行模块通过放电通道与锂电池组相连接；
其特征在于：所述电池包内还包括与锂电池组相连接的主控制器，在充电模块与电池包连接时，所述充电控制器和主控制器相通讯连接，充电模块通过充电控制器和主控制器之间的通讯情况控制充电执行模块是否打开为电池包供电；在电池包与放电模块相连接时，所述放电控制器和主控制器通讯连接，放电模块通过充电控制器和主控制器之间的通讯情况控制放电执行模块是否打开以实现电池包是否给负载供电。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述锂电池管理系统的控制方法包括以下步骤：
步骤1、手动将充电模块或放电模块与电池包相连接，在充电模块与电池包连接时，将充电模块的电源模块另一端连接市电；在放电模块与电池包连接时打开负载电源，初始状态时充电模块里的充电执行模块和放电模块里的放电执行模块均不工作；
步骤2、当充电模块与电池包相连接时，通过充电控制器监测电池包是否插入，如是，则充电控制器和主控制器之间通讯连接，充电控制器给主控制器发送充电唤醒信号，并转入步骤3；如否，则充电模块与电池包之间通讯连接失败，结束；
当放电模块与电池包相连接时，通过放电控制器监测电池包是否插入，如是，则放电控制器和主控制器之间通讯连接，放电控制器给主控制器发送放电唤醒信号，并转入步骤3；如否，则放电模块与电池包之间连接失败，结束；
步骤3、通过主控制器判断收到的唤醒信号为充电唤醒信号还是放电唤醒信号，如是充电唤醒信号，则主控制器与充电模块之间进行通讯，从而控制充电模块为锂电池组充电；如是放电唤醒信号，则主控制器与放电模块之间进行通讯，从而控制锂电池组为放电模块放电。
具体的，所述步骤3中主控制器与充电模块之间进行通讯，从而控制充电模块为锂电池组充电的具体步骤为：
步骤3-1、通过主控制器判断锂电池组是否充满和电池包是否出现异常，如锂电池组未充满且电池包未出现异常，则主控制器给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2；反之，如出现锂电池组充满或电池包出现异常中的任意一种情况时，则主控制器不给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2；
步骤3-2、充电控制器在设定的第一时间t内是否收到第一通讯信号，如是，则转入步骤3-3；如否，则充电控制器控制充电执行模块不工作；结束；t>0；
步骤3-3、通过充电控制器判断充电模块是否出现异常，如是，则充电控制器控制充电执行模块不工作，结束；如否，则充电控制器控制充电执行模块工作，通过充电模块通过充电通道给电池包充电，且充电控制器给主控制器发送第一应答信号，并转入步骤3-4；
步骤3-4、主控制器在设定的第一时间t内是否收到第一应答信号，如是，则主控制器在收到第一应答信号后转至步骤3-1；如否，则主控制器停止给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2。
具体的，所述步骤3中主控制器与放电模块之间进行通讯，从而控制锂电池组为放电模块放电的具体步骤为：
步骤S3-1、通过主控制器判断锂电池组的电量是否小于预设电量值和电池包是否出现异常，如锂电池组的电量大于预设电量值且电池包未出现异常，则主控制器给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2；反之，如出现锂电池组的电量小于预设电量值或电池包出现异常中的任意一种情况时，则主控制器不给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2；
步骤S3-2、放电控制器在设定的第二时间T内是否收到第二通讯信号，如是，则转入步骤S3-3；如否，则放电控制器控制放电执行模块不工作；结束；T>0；
步骤S3-3、通过放电控制器判断放电模块是否出现异常，如是，则放电控制器控制放电执行模块不工作，结束；如否，则放电控制器控制放电执行模块工作，电池包通过放电通道给放电模块供电，且放电控制器给主控制器发送第二应答信号，并转入步骤S3-4；
步骤S3-4、主控制器在设定的第二时间T内是否收到第二应答信号，如是，则主控制器在收到第二应答信号后转至步骤S3-1；如否，则主控制器停止给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2。
进一步的，所述电池包、充电模块和放电模块中还分别设有电压监测模块、电流监测模块和温度监测模块，所述电池包内的电压监测模块和电流监测模块的两端分别与锂电池组和主控制器相连接，所述充电模块中的电压监测模块和电流监测模块的两端分别与充电通道和充电控制器相连接，所述放电模块中的电压监测模块和电流监测模块的两端分别均与放电电路和放电控制器相连接，所述电池包内的温度监测模块与主控制器相连接，所述充电模块中的温度监测模块与充电控制器相连接，所述放电模块中的温度监测模块与放电控制器相连接。
所述电池包内还设置有用于精准测量电压的二次检测芯片，所述二次检测芯片设于每一节锂电池和主控制器之间。
所述步骤3-1和步骤S3-1中判断电池包是否出现异常的方法为：根据主控制器判断电池包内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果以及二次检测芯片是否出现异常，当四个结果中的一个出现异常时，则认定电池包出现异常，反之，则电池包未出现异常；其中，判断所述二次检测芯片是否出现异常的方法为：通过主控制器定时拉低二次检测芯片的输入端口来模拟电池故障从而主控制器根据二次检测芯片的输出信号判断二次检测芯片是否出现异常。
进一步的，所述步骤3-3中通过充电控制器判断充电模块是否出现异常的方法为：根据充电控制器断充电模块内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果是否在设定范围内，如其中有一个监测结果不在设定范围内时则认定充电模块出现异常，反之，则认定充电模块未出现异常。
所述步骤S S3-3中通过放电控制器判断放电模块是否出现异常的方法为：根据放电控制器断放电模块内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果是否在设定范围内，如其中有一个监测结果不在设定范围内时则认定放电模块出现异常，反之，则认定放电模块未出现异常。
优选的，所述充电执行模块和放电执行模块均至少为两个且分别串联。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在电池包内设有主控制器，充电模块和放电模块内分别设置有与主控制器相通讯连接的充电控制器和放电控制器，在初始状态时通过充电模块或放电模块给主控制器发送充电唤醒信号或放电唤醒信号，从而主控制器根据接收的唤醒信号确定出电池包后续进行充电还是放电操作，另外在后续充电或放电操作中均通过主控制器与充电控制器或放电控制器之间的通讯以实现电池包充放电控制，在电池包、充电模块和放电模块中的任意一个模块出现异常时，均不能进行电池包充放电工作，因此上述锂电池管理系统的控制方法满足现有的EK9认证标准，实现电池包与充电模块之间的充电过程以及电池包与放电模块之间的放电过程更加安全和可靠。
附图说明
图1为本发明实施例中锂电池管理系统的原理框图；
图2为本发明实施例中锂电池管理系统的控制方法的流程图；
图3为图2中充电控制方法的流程图；
图4为图2中放电控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种锂电池管理系统包括电池包、充电模块和放电模块，其中，
电池包，包括锂电池组以及与锂电池组相连接的主控制器，电池包内还设有充电通道和放电通道；其中，锂电池组为至少两个锂电池串联而成；
充电模块，包括充电控制器、充电执行模块和电源模块，充电执行模块的一端与电源模块的一端相连接，电源模块的另一端用于连接外接电源，充电控制器与充电执行模块相连接，在充电模块与电池包连接时，充电执行模块的另一端通过充电通道与锂电池组相连接，充电控制器和主控制器通讯连接，充电模块通过充电控制器和主控制器之间的通讯情况控制充电执行模块是否打开为电池包供电；本实施例中，充电执行模块至少为两个且分别串联；电源模块为AC-DC模块；
放电模块，包括放电控制器、放电执行模块以及负载，用于通过电池包为负载供电，放电执行模块的一端与负载相连接，放电控制器与放电执行模块相连接，在电池包与放电模块相连接时，放电执行模块通过放电通道与锂电池组相连接，放电控制器和主控制器相通讯连接，放电模块通过充电控制器和主控制器之间的通讯情况控制放电执行模块是否打开以实现电池包是否给负载供电。本实施例中，放电执行模块至少为两个且分别串联。
上述放电控制器、充电控制器和主控制器均采用现有的MCU。
如图2所示，使用上述锂电池管理系统的控制方法包括以下步骤：
步骤1、人工手动将充电模块或放电模块与电池包相连接，在充电模块与电池包连接时，将充电模块的电源模块另一端连接市电，在放电模块与电池包连接时打开负载电源，初始状态时充电模块里的充电执行模块和放电模块里的放电执行模块均不工作；
步骤2、当充电模块与电池包相连接时，通过充电控制器监测电池包是否插入，如是，则充电控制器和主控制器之间通讯连接，充电控制器给主控制器发送充电唤醒信号，并转入步骤3；如否，则充电模块与电池包之间通讯连接失败，结束；
当放电模块与电池包相连接时，通过放电控制器监测电池包是否插入，如是，则放电控制器和主控制器之间通讯连接，放电控制器给主控制器发送放电唤醒信号，并转入步骤3；如否，则放电模块与电池包之间连接失败，结束；
步骤3、通过主控制器判断收到的唤醒信号为充电唤醒信号还是放电唤醒信号，如是充电唤醒信号，则主控制器与充电模块之间进行通讯，从而控制充电模块为锂电池组充电；如是放电唤醒信号，则主控制器与放电模块之间进行通讯，从而控制锂电池组为放电模块放电。
其中，如图3所示，步骤3中主控制器与充电模块之间进行通讯，从而控制充电模块为锂电池组充电的具体步骤为：
步骤3-1、通过主控制器判断锂电池组是否充满和电池包是否出现异常，如锂电池组未充满且电池包未出现异常，则主控制器给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2；反之，如出现锂电池组充满或电池包出现异常中的任意一种情况时，则主控制器不给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2；
步骤3-2、充电控制器在设定的第一时间t内是否收到第一通讯信号，如是，则转入步骤3-3；如否，则充电控制器控制充电执行模块不工作；结束；t>0；
步骤3-3、通过充电控制器判断充电模块是否出现异常，如是，则充电控制器控制充电执行模块不工作，结束；如否，则充电控制器控制充电执行模块工作，通过充电模块通过充电通道给电池包充电，且充电控制器给主控制器发送第一应答信号，并转入步骤3-4；
步骤3-4、主控制器在设定的第一时间t内是否收到第一应答信号，如是，则主控制器在收到第一应答信号后转至步骤3-1；如否，则主控制器停止给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2。
上述主控制器和充电控制器上的时钟同步，在主控制器给充电控制器发送第一通讯信号时，步骤3-2中判断充电控制器在设定的第一时间t内是否收到第一通讯信号，其中这个第一时间t是以主控制器发送第一通讯信号的时间为起点的第一时间t内，同样的，步骤3-4中判断主控制器在设定的第一时间t内是否收到第一应答信号，则第一时间t是以充电控制器发送的第一应答信号的时间为起点的第一时间t内；
另外，如图4所示，步骤3中主控制器与放电模块之间进行通讯，从而控制锂电池组为放电模块放电的具体步骤为：
步骤S3-1、通过主控制器判断锂电池组的电量是否小于预设电量值和电池包是否出现异常，如锂电池组的电量大于预设电量值且电池包未出现异常，则主控制器给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2；反之，如出现锂电池组的电量小于预设电量值或电池包出现异常中的任意一种情况时，则主控制器不给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2；
步骤S3-2、放电控制器在设定的第二时间T内是否收到第二通讯信号，如是，则转入步骤S3-3；如否，则放电控制器控制放电执行模块不工作；结束；T>0；
步骤S3-3、通过放电控制器判断放电模块是否出现异常，如是，则放电控制器控制放电执行模块不工作，结束；如否，则放电控制器控制放电执行模块工作，电池包通过放电通道给放电模块供电，且放电控制器给主控制器发送第二应答信号，并转入步骤S3-4；
步骤S3-4、主控制器在设定的第二时间T内是否收到第二应答信号，如是，则主控制器在收到第二应答信号后转至步骤S3-1；如否，则主控制器停止给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2。
上述主控制器和放电控制器上的时钟同步，在主控制器给放电控制器发送第二通讯信号时，步骤S3-2中判断放电控制器在设定的第二时间T内是否收到第二通讯信号，其中这个第二时间T是以主控制器发送第二通讯信号的时间为起点的第二时间T内，同样的，步骤S3-4中判断主控制器在设定的第二时间T内是否收到第二应答信号，则第二时间T是以放电控制器发送的第二应答信号的时间为起点的第二时间T内；
其中，上述第一通讯信号和第二通讯信号为能达到彼此沟通目的的交互信息，可以为心跳包或包含丰富的通讯含义的信息。
电池包、充电模块和放电模块中还分别设有电压监测模块和电流监测模块，电池包内的电压监测模块和电流监测模块的两端分别与锂电池组和主控制器相连接，其中，电池包内的电压监测模块与锂电池组的每节电池相连接，以实现监测每节电池的电压；充电模块中的电压监测模块和电流监测模块的两端分别与充电通道和充电控制器相连接，放电模块中的电压监测模块和电流监测模块的两端分别均与放电电路和放电控制器相连接。其中，电池包内的电压监测模块和电流监测模块用于监测锂电池组的电流和电压，充电模块中的电压监测模块和电流监测模块用于监测充电通道中的电流和电压，放电模块中的电压监测模块和电流监测模块用于监测放电通道中的电流和电压。
主控制器与放电控制器以及主控制器与充电控制器之间的通讯存在一定的延时性，所以涉及到充电模块和放电模块中的关键信息还要依靠各自的模组实现，比如充放电过程中的电流需要及时响应，如果充电或放电过程中电流过大时则需要迅速关断充放电过程，这个是无法通过电池包与充电模块或放电模块中的通讯来实现，这样不可靠。因此上述在充电模块和放电模块中分别设置电压监测模块和电流监测模块的目的是为了在充电模块和放电模块中的电压或电流过高时则立即通过控制器关闭充电执行模块或放电执行模块，从而及时对电池包进行保护。
另外，电池包、充电模块和放电模块中还分别设有温度监测模块，电池包内的温度监测模块与主控制器相连接，充电模块中的温度监测模块与充电控制器相连接，放电模块中的温度监测模块与放电控制器相连接。当电池包、充电模块或放电模块中的某一个模块温度过高时，则通过相对应的控制器控制充电关闭或放电关闭，即可对该整体的锂电池管理系统进行有效保护。
所述电池包内还设置有用于精准测量电压的二次检测芯片，所述二次检测芯片设于每一节锂电池和主控制器之间。通过二次检测芯片能精准检测每一节锂电池的电压。
上述步骤3-1和步骤S3-1中判断电池包是否出现异常的方法为：根据主控制器判断电池包内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果以及二次检测芯片是否出现异常，当四个结果中的一个出现异常时，则认定电池包出现异常，反之，则电池包未出现异常。本实施例中，判断二次检测芯片是否出现异常的方法为：通过主控制器定时拉低二次检测芯片的输入端口来模拟电池故障从而主控制器根据二次检测芯片的输出信号判断二次检测芯片是否出现异常。采用设定的定时器，定期的采用主控制器的IO口拉低某个电池的输入，从而模拟二次检测芯片的输入端口输入的断路，并查看二次检测芯片的输出信号，如果从原来的电平反转，则说明正常，如果不会变化，则被认为发生故障；另外，也可以通过模拟二次检测芯片的输入端口的温度越界变化，来看二次检测芯片的输出信号是否反转，来确定是否正常，从而实现主控制器对关键模块的自检，实现自身的强壮和可靠性来测试锂电池组前端的二次检测芯片。当电池包的二次检测芯片出现异常时，通过主控制器来告知充电模块或放电模块，从而关闭充电或放电通道，避免电池包本身受到损坏。
电池包中涉及到两个点：一个是对于前端二次检测芯片的检测方式，主控制器会定期拉低二次检测芯片的输入端口，从而模拟电池故障。锂电池组前端二次检测芯片在正常情况下，监听到信息后会自动改变输出信息端口电平，主控制器则通过模拟信号输出，再到监听端口的变化，从而确定二次检测芯片的健康程度，避免被监听端口输出信号被锁死，而主控制器未知的情况；二点，在考虑系统可靠性的前提下，简化设计，从而在通讯中采通讯(uart、i2c，1线)或者不同频率的波形输出方式，从而将繁琐的通讯简化，而且将平常所采用的两线制端口减少一个，降低了端口插件数量。
步骤3-3中通过放电控制器判断放电模块是否出现异常的方法为：根据放电控制器断放电模块内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果是否在设定范围内，如其中有一个监测结果不在设定范围内时则认定放电模块出现异常，反之，则认定放电模块未出现异常。
步骤S3-3中通过放电控制器判断放电模块是否出现异常的方法为：根据放电控制器断放电模块内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果是否在设定范围内，如其中有一个监测结果不在设定范围内时则认定放电模块出现异常，反之，则认定放电模块未出现异常。
上述锂电池管理系统中通过在充电模块至少设置两个充电执行模块以及在放电模块中至少设置两个放电执行模块，从而使该锂电池管理系统具有双层保护，降低因某一个充电执行模块或放电执行模块出现故障而出现的不可控情况。
主控制器和充电控制器以及放电控制器之间彼此的通讯遵守一定规格的通讯协议，在电池包的充电过程中，由于彼此通讯是存在一定的规格协议，所以在通讯过程中，两个彼此通讯的控制器能通过此来实现同步和校准功能，工作中的双方如果其中一方出现时钟异常，超出纠错能力范围，则会导致通讯失败，也会安全关闭充电或充电操作。在具体实施中，电池包在休眠中被配套的模块唤醒，电池包从而主动的给充电模块或放电模块发送固定频率和脉宽的信号来表示自身的健康，以便于配套的模块可以正常工作或者停止工作，比如会固定500ms的发送脉宽10ms的心跳脉冲，这个具体的参数可以根据实际调试情况决定，这里也可以采用其他频率的脉冲等，或者再完善的通讯协议，但是通讯协议方式在实现实时性上较弱，所以在为了解决模块间的时效问题，在充电模块和放电模块中都增加了电流监测模块、电压监测模块和温度监测模块这种需要实时反应的监测模块，从而在各个模块独立出现异常时则可以立即切断充电或放电工作，使得系统更为强壮，避免电池包本身受到损坏。
该锂电池管理系统终中的电池包、放电模块和充电模块三个部分为有机组合，一方面，电池包与放电模块或充电模块通过通讯来确立彼此间监督时钟的一致和可靠性，即如果其中一个模块的时钟发生温漂等故障而导致不准，那么两个模块间通讯也会出现异常，以及内部的同步计数也会出错，此时放电模块或充电模块停止工作；另一方面在电池包、放电模块和充电模块中的任意一个自身出现故障时，则电池包与放电模块以及电池包与充电模块之间中断通讯，即可终止电池包的放电操作或充电操作，因此上述方法能实现电池包与充电模块之间的充电过程以及电池包与放电模块之间的放电过程更加安全和可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂电池管理系统，包括：
电池包，所述电池包内包括锂电池组，所述锂电池组至少包括两节相串联的锂电池，所述电池包内还设有充电通道和放电通道；
充电模块，所述充电模块包括充电控制器、充电执行模块和电源模块，所述充电执行模块的一端与电源模块的一端相连接，所述电源模块的另一端用于连接外接电源，所述充电控制器与充电执行模块相连接，在充电模块与电池包连接时，所述充电执行模块的另一端通过充电通道与锂电池组相连接；
放电模块，包括放电控制器、放电执行模块以及负载，用于通过电池包为负载供电，所述放电执行模块的一端与负载相连接，所述放电控制器与放电执行模块相连接，在电池包与放电模块相连接时，所述放电执行模块通过放电通道与锂电池组相连接；
其特征在于：所述电池包内还包括与锂电池组相连接的主控制器，在充电模块与电池包连接时，所述充电控制器和主控制器相通讯连接，充电模块通过充电控制器和主控制器之间的通讯情况控制充电执行模块是否打开为电池包供电；在电池包与放电模块相连接时，所述放电控制器和主控制器通讯连接，放电模块通过充电控制器和主控制器之间的通讯情况控制放电执行模块是否打开以实现电池包是否给负载供电。
2.一种如权利要求1所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述锂电池管理系统的控制方法包括以下步骤：
步骤1、手动将充电模块或放电模块与电池包相连接，当充电模块与电池包连接时，将充电模块的电源模块另一端连接市电；当放电模块与电池包连接时打开负载电源，初始状态时充电模块里的充电执行模块和放电模块里的放电执行模块均不工作；
步骤2、当充电模块与电池包相连接时，通过充电控制器监测电池包是否插入，如是，则充电控制器和主控制器之间通讯连接，充电控制器给主控制器发送充电唤醒信号，并转入步骤3；如否，则充电模块与电池包之间通讯连接失败，结束；
当放电模块与电池包相连接时，通过放电控制器监测电池包是否插入，如是，则放电控制器和主控制器之间通讯连接，放电控制器给主控制器发送放电唤醒信号，并转入步骤3；如否，则放电模块与电池包之间连接失败，结束；
步骤3、通过主控制器判断收到的唤醒信号为充电唤醒信号还是放电唤醒信号，如是充电唤醒信号，则主控制器与充电模块之间进行通讯，从而控制充电模块为锂电池组充电；如是放电唤醒信号，则主控制器与放电模块之间进行通讯，从而控制锂电池组为放电模块放电。
3.根据权利要求2所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3中主控制器与充电模块之间进行通讯，从而控制充电模块为锂电池组充电的具体步骤为：
步骤3-1、通过主控制器判断锂电池组是否充满和电池包是否出现异常，如锂电池组未充满且电池包未出现异常，则主控制器给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2；反之，如出现锂电池组充满或电池包出现异常中的任意一种情况时，则主控制器不给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2；
步骤3-2、充电控制器在设定的第一时间t内是否收到第一通讯信号，如是，则转入步骤3-3；如否，则充电控制器控制充电执行模块不工作；结束；t>0；
步骤3-3、通过充电控制器判断充电模块是否出现异常，如是，则充电控制器控制充电执行模块不工作，结束；如否，则充电控制器控制充电执行模块工作，通过充电模块通过充电通道给电池包充电，且充电控制器给主控制器发送第一应答信号，并转入步骤3-4；
步骤3-4、主控制器在设定的第一时间t内是否收到第一应答信号，如是，则主控制器在收到第一应答信号后转至步骤3-1；如否，则主控制器停止给充电控制器发送第一通讯信号，并转入步骤3-2。
4.根据权利要求3所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3中主控制器与放电模块之间进行通讯，从而控制锂电池组为放电模块放电的具体步骤为：
步骤S3-1、通过主控制器判断锂电池组的电量是否小于预设电量值和电池包是否出现异常，如锂电池组的电量大于预设电量值且电池包未出现异常，则主控制器给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2；反之，如出现锂电池组的电量小于预设电量值或电池包出现异常中的任意一种情况时，则主控制器不给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2；
步骤S3-2、放电控制器在设定的第二时间T内是否收到第二通讯信号，如是，则转入步骤S3-3；如否，则放电控制器控制放电执行模块不工作；结束；T>0；
步骤S3-3、通过放电控制器判断放电模块是否出现异常，如是，则放电控制器控制放电执行模块不工作，结束；如否，则放电控制器控制放电执行模块工作，电池包通过放电通道给放电模块供电，且放电控制器给主控制器发送第二应答信号，并转入步骤S3-4；
步骤S3-4、主控制器在设定的第二时间T内是否收到第二应答信号，如是，则主控制器在收到第二应答信号后转至步骤S3-1；如否，则主控制器停止给放电控制器发送第二通讯信号，并转入步骤S3-2。
5.根据权利要求4所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述电池包、充电模块和放电模块中还分别设有电压监测模块、电流监测模块和温度监测模块，所述电池包内的电压监测模块和电流监测模块的两端分别与锂电池组和主控制器相连接，所述充电模块中的电压监测模块和电流监测模块的两端分别与充电通道和充电控制器相连接，所述放电模块中的电压监测模块和电流监测模块的两端分别均与放电电路和放电控制器相连接，所述电池包内的温度监测模块与主控制器相连接，所述充电模块中的温度监测模块与充电控制器相连接，所述放电模块中的温度监测模块与放电控制器相连接。
6.根据权利要求5所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述电池包内还设置有用于精准测量电压的二次检测芯片，所述二次检测芯片设于每一节锂电池和主控制器之间。
7.根据权利要求6所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3-1和步骤S3-1中判断电池包是否出现异常的方法为：根据主控制器判断电池包内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果以及二次检测芯片是否出现异常，当四个结果中的一个出现异常时，则认定电池包出现异常，反之，则电池包未出现异常；其中，判断所述二次检测芯片是否出现异常的方法为：通过主控制器定时拉低二次检测芯片的输入端口来模拟电池故障从而主控制器根据二次检测芯片的输出信号判断二次检测芯片是否出现异常。
8.根据权利要求3所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3-3中通过充电控制器判断充电模块是否出现异常的方法为：根据充电控制器断充电模块内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果是否在设定范围内，如其中有一个监测结果不在设定范围内时则认定充电模块出现异常，反之，则认定充电模块未出现异常。
9.根据权利要求4所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述步骤S3-3中通过放电控制器判断放电模块是否出现异常的方法为：根据放电控制器断放电模块内的电压监测模块的监测结果、电流监测模块的监测结果、温度监测模块的监测结果是否在设定范围内，如其中有一个监测结果不在设定范围内时则认定放电模块出现异常，反之，则认定放电模块未出现异常。
10.根据权利要求2～9任一项所述的锂电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述充电执行模块和放电执行模块均至少为两个且分别串联。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012123637A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Sharp Corp 充電制御装置、充電制御装置の制御方法、充放電制御装置、充放電制御装置の制御方法、制御プログラム、および、記録媒体
CN202918011U (zh) * 2012-10-30 2013-05-01 天津科技大学 网络智能太阳能充电控制器
CN104753127A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 南京德朔实业有限公司 电池包、充电组合、电动工具以及断线检测方法
US20150185289A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Chervon Intellectual Property Limited Battery pack, method for detecting battery pack, charging assembly and electric tool
CN104852435A (zh) * 2015-05-22 2015-08-19 聊城大学 一种电动汽车用串联锂电池管理系统及其管理方法
CN105703415A (zh) * 2014-11-28 2016-06-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种无人直升机应急电源管理系统和方法
CN106655454A (zh) * 2016-12-14 2017-05-10 孙勇 基于物联网的可跟踪太阳方位光伏充放电控制系统
CN209389733U (zh) * 2018-12-03 2019-09-13 宁波革鑫新能源科技有限公司 锂电池保护板
CN112242733A (zh) * 2020-11-05 2021-01-19 新大洲本田摩托(苏州)有限公司 一种锂电池充电装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012123637A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Sharp Corp 充電制御装置、充電制御装置の制御方法、充放電制御装置、充放電制御装置の制御方法、制御プログラム、および、記録媒体
CN202918011U (zh) * 2012-10-30 2013-05-01 天津科技大学 网络智能太阳能充电控制器
CN104753127A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 南京德朔实业有限公司 电池包、充电组合、电动工具以及断线检测方法
US20150185289A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Chervon Intellectual Property Limited Battery pack, method for detecting battery pack, charging assembly and electric tool
CN105703415A (zh) * 2014-11-28 2016-06-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种无人直升机应急电源管理系统和方法
CN104852435A (zh) * 2015-05-22 2015-08-19 聊城大学 一种电动汽车用串联锂电池管理系统及其管理方法
CN106655454A (zh) * 2016-12-14 2017-05-10 孙勇 基于物联网的可跟踪太阳方位光伏充放电控制系统
CN209389733U (zh) * 2018-12-03 2019-09-13 宁波革鑫新能源科技有限公司 锂电池保护板
CN112242733A (zh) * 2020-11-05 2021-01-19 新大洲本田摩托(苏州)有限公司 一种锂电池充电装置及方法

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