CN204103523U - 一种在线锂电池组均衡系统 - Google Patents

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贲礼进
陈继永
浦振托
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Abstract

本实用新型公开了一种在线锂电池组均衡系统,包括若干单体锂电池串联组成的锂电池组,四选一模拟开关,减法器,A/D转换电路和主控芯片MCU。从所述锂电池组中串联的每两节单体电池之间引出电压检测信号送至四选一模拟开关输入端。每一检测信号对应两个四选一输入端。通过控制所述四选一模拟开关使能端,选通不同检测信号通过减法器将差值送入A/D转换电路。主控芯片MCU根据读取到的A/D转换值,完成该周期电压检测。检测完成后通过使电压最高的蓄电池组对电压最低蓄电池组放电,实现电池均衡管理。然后再进行下一轮检测、均衡循环。

Description

一种在线锂电池组均衡系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力电子领域,尤其涉及一种在线锂电池组均衡系统。
背景技术
[0002] 目前,锂离子电池被广泛的应用于工业生产和人们生活的各个领域。但锂电池对 充放电要求很高,当过充、过放、过电流及短路等情况发生时,锂电池压力与热量大量增加, 容易产生火花、燃烧甚至爆炸。因此,在充放电过程中要进行过充与过放保护,同时还要注 意单体电池的不一致性,需要对单体电池状态进行在线检测并进行均衡控制。但锂电池均 衡控制技术一直是研究的难点所在,能够准确有效的进行单体电池在线检测并进行高效均 衡处理的方法及电路很少。 实用新型内容
[0003] 为解决上述现有技术存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种在线锂电池组 均衡系统,能够准确检测串联电池组中各单体电池状态并采取有效措施进行单体电池间均 衡处理。
[0004] 为达到上述目的,本实用新型的技术方案为:
[0005] -种在线锂电池组均衡系统,包括若干单体锂电池串联组成的锂电池组,四选一 模拟开关,减法器,A/D转换电路和主控芯片MCU,所述若干单体锂电池串联组成锂电池组, 从所述锂电池组中串联的每两节单体电池之间引出电压检测信号送至四选一模拟开关输 入端;通过控制所述四选一模拟开关使能端,选通不同检测信号,将两组信号输入减法器, 通过减法器将各检测信号差值送入A/D转换电路;主控芯片MCU读取转换电路传输来的A/ D转换值。
[0006] 进一步的,所述每两节单体电池之间引出电压检测信号对应两个四选一模拟开关 输入端,通过对使能端发出不同指令,检测不同组合情况下的锂电池组在线电压值。
[0007] 进一步的,与常规A/D转换电路方式相比,可以提高A/D转换分辨率至少一倍以 上。
[0008] 利用上述电路进行在线锂电池组均衡的方法,包括如下步骤:
[0009] 步骤一、首先将若干单体锂电池串联组成锂电池组,从所述锂电池组中串联的每 两节单体电池之间引出电压检测信号送至四选一模拟开关输入端;
[0010] 步骤二、通过控制所述四选一模拟开关使能端,选通不同检测信号,通过减法器将 各检测信号差值送入A/D转换电路;
[0011] 步骤三、由主控芯片MCU根据读取到的A/D转换值,完成该周期电压检测;
[0012] 步骤四、检测完成后通过使电压高的蓄电池组对电压低蓄电池组放电,实现电池 均衡管理;
[0013] 步骤五、进行下一轮检测、均衡循环。
[0014] 进一步的,所述步骤一中,将每一电压的检测信号对应两个四选一模拟开关输入 端,通过对使能端发出不同指令,检测不同组合情况下的锂电池组在线电压值。
[0015] 进一步的,所述步骤二中,四选一模拟开关选通输入信号后,将两组信号输入减法 器,A/D转换电路对两组信号差值进行转换,由于此时输入信号范围较小而且有限,最大只 是电池电压,与常规A/D转换电路方式相比,可以提高A/D转换分辨率至少一倍以上。
[0016] 进一步的,所述步骤四中,在每一检测周期内,上一周期检测到的最高电压电池组 向最低电压电池组放电,次高电池组向次低电池组放点,依次类推进行均衡控制。
[0017] 进一步的,所述步骤五中,检测时,第一周期先检测四节单体电池之间电压值,进 行单体电池间的均衡控制,第二周期检测三节单体电池之间电压值,进行电池均衡控制;第 三周期进行两节电池间均衡控制;第四周期进行单节电池间均衡控制。
[0018] 相对于现有技术,本实用新型的有益效果为:本实用新型能够采用较少的A/D转 换电路,准确在线检测单体电池状态,并采用高效均衡策略,进行单体电池之间均衡控制。
附图说明
[0019] 图1为本实用新型单体电池电压信号采集示意图;
[0020] 图2为本实用新型在线检测原理示意图;
[0021] 图3为本实用新型均衡控制流程图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图及具体实施方式对本实用新型方案做进一步详细描述,
[0023] 如图2所示,一种在线锂电池组均衡系统,包括若干单体锂电池串联组成的锂电 池组1,四选一模拟开关2,减法器3, A/D转换电路4和主控芯片MCU5,所述若干单体锂电 池串联组成锂电池组1,从所述锂电池组1中串联的每两节单体电池之间引出电压检测信 号对应两个四选一模拟开关2输入端,通过对使能端发出不同指令,检测不同组合情况下 的锂电池组1在线电压值。将两组信号输入减法器3,通过减法器3将各检测信号差值送 入A/D转换电路4, A/D转换电路4的A/D转换电路对两组信号差值进行转换,由于此时输 入信号范围较小而且有限,最大只是电池电压,与常规A/D转换电路方式相比,可以提高A/ D转换分辨率至少一倍以上。主控芯片MCU5读取转换电路传输来的A/D转换值。
[0024] 利用该电路进行在线锂电池组均衡的方法,包括如下步骤:
[0025] 步骤一、首先将若干单体锂电池串联组成锂电池组,从所述锂电池组中串联的每 两节单体电池之间引出电压检测信号1送至四选一模拟开关2输入端;将每一电压的检测 信号对应两个四选一模拟开关2输入端,通过对使能端发出不同指令,检测不同组合情况 下的锂电池组在线电压值。
[0026] 步骤二、通过控制所述四选一模拟开关2使能端,选通不同检测信号,通过减法器 3将各检测信号差值送入A/D转换电路4 ;四选一模拟开关2选通输入信号后,将两组信号 输入减法器3,A/D转换电路4对两组信号差值进行转换,由于此时输入信号范围较小,便于 选用精度更高的A/D转换芯片。
[0027] 步骤三、由主控芯片MCU5根据读取到的A/D转换值,完成该周期电压检测;
[0028] 步骤四、检测完成后通过使电压高的蓄电池组对电压低蓄电池组放电,实现电池 均衡管理;在每一检测周期内,上一周期检测到的最高电压电池组向最低电压电池组放电, 次高电池组向次低电池组放点,依次类推进行均衡控制。
[0029] 步骤五、进行下一轮检测、检测时,第一周期先检测四节单体电池之间电压值,进 行单体电池间的均衡控制,第二周期检测三节单体电池之间电压值,进行电池均衡控制;第 三周期进行两节电池间均衡控制;第四周期进行单节电池间均衡控制。
[0030] 图1为本实用新型单体电池电压信号采集示意图。由单体电池串联组成的锂电池 组,是将每一单体电池正极与另一单体电池负极相连。将其连接处引出电压检测信号,通过 每一单体电池负极与正极两处电压检测信号的之差,即可知道该单体电池在线电压值。同 理可检测任意几节单体电池串联组成的电池组在线电压值。
[0031] 图2为本实用新型在线检测原理示意图。其中,四选一模拟开关使能端控制真值 表如下表所示:
[0032]
Figure CN204103523UD00051
[0033] 若S0 = 0, S1 = 0,则0UTA输出A0信号,即选通Cn信号,而S2 = 0, S3 = 0,则 0UTB输出B0信号,即选通Cn+Ι信号,0UTA和0UTB信号送入减法器,此时减法器输出模拟 电压信号值即为Cn和Cn+Ι采样点之间的电池在线电压。若此时S0 = 0, S1 = 0,则0UTA 输出A0信号,即选通Cn信号,而S2 = 1,S3 = 1,则0UTB输出B3信号,即选通Cn+4信号, 0UTA和0UTB信号送入减法器,此时减法器输出模拟电压信号值即为Cn和Cn+4采样点之间 的四节单体电池串联组成的电池组在线电压。从减法器输出的模拟电压信号经A/D转换送 入单片机进行数据读取。通过这种方法进行检测单体电池、两节串联电池组、三节串联电池 组、四节串联电池组的在线电压。
[0034] 如图3所示,本实用新型所述一种在线锂电池组均衡系统的工作原理为:一种在 线锂电池组均衡系统按四个周期进行均衡处理。第一周期先检测四节单体锂电池在线电 压,然后判断是否各组电池电压是否相等,若不相等则判断出电压最高的电池组和电压最 低的电池组,使电压最高电池组向电压最低电池组放电,进行均衡处理。若各组电池电压相 等,说明四节一组的电池组均衡,无需处理,开始第二周期检测,即三节单体电池一组进行 检测,然后均衡处理。依次进行第三周期两节单体电池一组的检测均衡处理和第四周期单 节单体电池就检测均衡处理。第四周期结束后再重新开始第一周期,依次循环。
[0035] 以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限 于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1. 一种在线锂电池组均衡系统,其特征在于:包括若干单体锂电池串联组成的锂电池 组,四选一模拟开关,减法器,A/D转换电路和主控芯片MCU,所述若干单体锂电池串联组成 锂电池组,从所述锂电池组中串联的每两节单体电池之间引出电压检测信号送至四选一模 拟开关输入端;通过控制所述四选一模拟开关使能端,选通不同检测信号,将两组信号输入 减法器,通过减法器将各检测信号差值送入A/D转换电路;主控芯片MCU读取转换电路传输 来的A/D转换值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104734308A (zh) * 2015-04-21 2015-06-24 江苏工程职业技术学院 一种蓄电池组在线均充控制电路及控制方法
CN105510751A (zh) * 2015-12-30 2016-04-20 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种模拟单体电池放电特性的蓄电池组模拟装置

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CN104734308A (zh) * 2015-04-21 2015-06-24 江苏工程职业技术学院 一种蓄电池组在线均充控制电路及控制方法
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