CN209344821U - 一种多功能锂蓄电池组内置管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，它包括主控制器、可控充电电路、电池保护电路、电池组保护电路，且本装置数据总线形成环形数据网络；同时还包括有电池串联限压电路和超级电容电路；本实用新型可以实现锂蓄电池组的任意串、并联，并且装有该装置的锂蓄电池组可以不再需要分容检测工序；同时具有数据环网、独立充电与放电均衡功能，不但延长了电池使用寿命，提高了使用性能，而且在环形数据下查询操作更为便捷。

Description

一种多功能锂蓄电池组内置管理装置

技术领域

本实用新型属于电子技术的电源技术领域与新能源电池领域，具体为一种多功能锂蓄电池组内置管理装置。

背景技术

随着新能源技术的飞速发展锂蓄电池组应用越来越广泛，作为一种由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池；它具有更为环保、高效充放和环境适应等功能，但作为锂蓄电池组来说，还是存在不少技术问题：

1、由于锂电池的特性决定它无法单独应用，需要安装保护装置，即使安装了保护装置也无法像使用铅酸蓄电池一样进行串联，只能实现内部电池（电芯）的串联，改变电压需要更换所有电池，而且锂蓄电池组对锂电池单组一致性要求很高；

2、锂蓄电池组的容量（AH）由最小容量锂电池单组决定（短板效应），生产时要进行分容检测并筛选容量一致的锂电池单组组成锂蓄电池组才能有相对较好一些的性能，即便如此电池单组对整个蓄电池的影响依然很大；

3、目前锂蓄电池组的总放电量取决于容量最小的那块电池的放电能力，当电池组中的某块电池容量大幅下降时，锂电池组的容量也将大幅下降；这些问题都严重影响了锂蓄电池组的应用领域。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，它能实现锂蓄电池组的任意串、并联，并且装有该装置的锂蓄电池组可以不再需要分容检测工序；同时具有数据环网、独立充电与放电均衡功能，不但延长了电池使用寿命，提高了使用性能，而且在环形数据下查询操作更为便捷。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，它包括主控制器、可控充电电路、电池保护电路、电池组保护电路，所述电池保护电路（+）（-）端分别连接到锂电池单组正极与负极，所述可控充电电路的（+）（-）端分别连接锂电池单组正极与负极；所述电池保护电路的过充断开端连接到可控充电电路的充电断开端和主控制电路的过充检测端，所述电池保护电路的过放断开端连接到主控制电路的过放检测端，所述电池保护电路的过充保护端连接电池组保护电路的充电断开端和主控制电路的充电控制端，所述电池保护电路的过放保端连接电池组保护电路的放电断开端和主控制器电路的放电控制端，所述电池组保护电路的（-）端连接蓄电池组负极，所述电池组保护电路的（+）连接锂电池组的负极；所述可控充电电路的电源输入端连接蓄电池组正极，所述可控充电电路的接地端连接蓄电池组负极，所述可控充电电路的检测输出端连接主控制器电路的充电检测端，所述可控充电电路的充电控制端连接主控制器电路的充电控制端；所述电池组保护电路的电流检测端连接主控制电路的总电流检测端；所述主控制器电路的电源（+）端和电源（-）端分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极，所述主控制器电路的数据总线_入端接另一个电池组的数据总线_出端或是接外部控制系统的数据总线_出端，所述主控制器电路的数据总线_出端接另一个电池组的数据总线_入端或是接外部控制系统的数据总线_入端；本装置的数据总线形成环形数据网络。

进一步的，它包括电池串联限压电路，所述电池串联限压电路的PWM控制端连接主控制器电路的限压PWM输出端，且电池串联限压电路的（+）（-）分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极。

进一步的，它包括超级电容电路，所述超级电容电路（+）（-）分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极。

进一步的，所述可控充电电路和电池保护电路的数量与锂电池单组的数量一致，主控制器电路过充检测端、过放检测端、充电控制端和充电检测端的数量与锂电池单组的数量一致。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型为一种具有数据环网、能串并联、独立充电与放电均衡功能的锂蓄电池组内置管理装置，可以实现锂蓄电池组的任意串、并联，锂蓄电池组中单组的容量（AH）不再能对整个锂蓄电池组产生较大的影响，并且装有该装置的锂蓄电池组可以不再需要分容检测工序；由于本实用新型中这种锂蓄电池组内置管理装置对锂电池有足够的保护能力，因此锂蓄电池组不再需要安装锂电池保护板等其它保护装置，并且无需专用充电器对锂电池进行充电。

2、本实用新型装置中具有独立充电和保护电路，即每个单组电池有一个充电电路和保护电路，例如12V的磷酸铁锂电池就有4个独立的充电与保护电路，每个单组单独充电，电池电压过低时慢充，充满自停，充分保护电池延长电池使用寿命，性能上比充电均衡电路好很多，剩余电量和电池容量差异均不影响充电性能，充电速度也更快。

3、本实用新型装置中动态（放电）均衡功能（电路），能在放电中对某些较弱（容量不足）的电池单组补充电能，将强单组的电补充到弱单组上，可以防止因某一单组电池容量下降而造成整个电池容量大幅下降的“短板效应”，并且对电池单组一致性要求不高，在电池组装时可以再无需分容检测。

4、本实用新型装置具有环形数据接口，数据总线的可靠性与稳定非常高，任意一点断路不影响数据通信，无需软件设置，能做到即插即用；因此也具有智能化功能，能实时查看某只蓄电池或是某块蓄电池单组的性能与状态，当某只蓄电池或是某个蓄电池单组出现问题可以快速定位故障位置并维修。

附图说明

图1为本实用新型整体结构连接框架图。

图2为本实用新型主控制器电路结构连接框架图。

图中：1、主控制电路；2、可控充电电路；3、电池保护电路；4、电池组保护电路；5、电池串联限压电路；6、超级电容电路。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图2所示，本实用新型的具体结构为：一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，它包括主控制器、可控充电电路、电池保护电路、电池组保护电路，所述电池保护电路（+）（-）端分别连接到锂电池单组正极与负极，所述可控充电电路的（+）（-）端分别连接锂电池单组正极与负极；所述电池保护电路的过充断开端连接到可控充电电路的充电断开端和主控制电路的过充检测端，所述电池保护电路的过放断开端连接到主控制电路的过放检测端，所述电池保护电路的过充保护端连接电池组保护电路的充电断开端和主控制电路的充电控制端，所述电池保护电路的过放保端连接电池组保护电路的放电断开端和主控制器电路的放电控制端，所述电池组保护电路的（-）端连接蓄电池组负极，所述电池组保护电路的（+）连接锂电池组的负极；所述可控充电电路的电源输入端连接蓄电池组正极，所述可控充电电路的接地端连接蓄电池组负极，所述可控充电电路的检测输出端连接主控制器电路的充电检测端，所述可控充电电路的充电控制端连接主控制器电路的充电控制端；所述电池组保护电路的电流检测端连接主控制电路的总电流检测端；所述主控制器电路的电源（+）端和电源（-）端分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极，所述主控制器电路的数据总线_入端接另一个电池组的数据总线_出端或是接外部控制系统的数据总线_出端，所述主控制器电路的数据总线_出端接另一个电池组的数据总线_入端或是接外部控制系统的数据总线_入端；本装置的数据总线形成环形数据网络。

优选的，它包括电池串联限压电路，所述电池串联限压电路的PWM控制端连接主控制器电路的限压PWM输出端，且电池串联限压电路的（+）（-）分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极。

优选的，它包括超级电容电路，所述超级电容电路（+）（-）分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极。

优选的，所述可控充电电路和电池保护电路的数量与锂电池单组的数量一致，主控制器电路过充检测端、过放检测端、充电控制端和充电检测端的数量与锂电池单组的数量一致。

装置工作时，（1）充电过程，当蓄电池组端口两端的外部电压大于等于锂蓄电池的电压时主控制器控制电池开始充电，当某个锂电池单组的电压较低时电池保护电路中的充电控制关闭，由可控充电电路对锂电池单组进行小电流充电达到保护电池的效果，当电池电压上升后，可控充电电路和电池保护电路同时开启充电实现电池快速充电，当锂电池单组进入恒压模式快充满后，电池组保护电路充电断开，由可控充电电路进行小电流充电直到充满后关闭，当锂电池单组电压下降，可控充电电路再开启进行补充充电，当电池电压高于限定电压时，电池保护电路启动，（过充断开）（过充保护）同时有效，同时断开可控充电电路和电池组保护电路的充电功能，保护电池防止过充；

（2）放电过程，当蓄电池组端口电压下降时，蓄电池组开始放电，当某个或多个锂电池单组的容量下降太快时，可控充电电路开启，对这个电池单组进行电量补偿，补偿大小根据容量下降情况由主控投制器电路进行调整，当电池电压下降至下限值时放电终止，如果任何一个锂电池单组电压低于下限电压时电池保护电路启动，（过放断开）（过放保护）同时有效，电池组保护电路放电关闭，放电终止；

（3）当蓄电池组串联时，蓄电池组充电完成后，端口电压高于限定值时，电池串联限压电路启动，将该电池的电压限定在一个固定值内，保证其它蓄电池组能继续通过电池串联限压电路充电；当蓄电池组放电时，本级蓄电池组放电终止后，其它蓄电池组仍然能通过电池串联限压电路继续放电。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，它包括主控制器、可控充电电路、电池保护电路、电池组保护电路，其特征在于，所述电池保护电路（+）（-）端分别连接到锂电池单组正极与负极，所述可控充电电路的（+）（-）端分别连接锂电池单组正极与负极；所述电池保护电路的过充断开端连接到可控充电电路的充电断开端和主控制电路的过充检测端，所述电池保护电路的过放断开端连接到主控制电路的过放检测端，所述电池保护电路的过充保护端连接电池组保护电路的充电断开端和主控制电路的充电控制端，所述电池保护电路的过放保端连接电池组保护电路的放电断开端和主控制器电路的放电控制端，所述电池组保护电路的（-）端连接蓄电池组负极，所述电池组保护电路的（+）连接锂电池组的负极；所述可控充电电路的电源输入端连接蓄电池组正极，所述可控充电电路的接地端连接蓄电池组负极，所述可控充电电路的检测输出端连接主控制器电路的充电检测端，所述可控充电电路的充电控制端连接主控制器电路的充电控制端；所述电池组保护电路的电流检测端连接主控制电路的总电流检测端；所述主控制器电路的电源（+）端和电源（-）端分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极，所述主控制器电路的数据总线_入端接另一个电池组的数据总线_出端或是接外部控制系统的数据总线_出端，所述主控制器电路的数据总线_出端接另一个电池组的数据总线_入端或是接外部控制系统的数据总线_入端；本装置的数据总线形成环形数据网络。

2.根据权利要求1所述的一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，其特征在于，它包括电池串联限压电路，所述电池串联限压电路的PWM控制端连接主控制器电路的限压PWM输出端，且电池串联限压电路的（+）（-）分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极。

3.根据权利要求1所述的一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，其特征在于，它包括超级电容电路，所述超级电容电路（+）（-）分别接蓄电池组正极和蓄电池组负极。

4.根据权利要求1所述的一种多功能锂蓄电池组内置管理装置，其特征在于，所述可控充电电路和电池保护电路的数量与锂电池单组的数量一致，主控制器电路过充检测端、过放检测端、充电控制端和充电检测端的数量与锂电池单组的数量一致。