电池管理装置及系统的制作方法

本发明涉及供电设备领域，具体而言，涉及一种电池管理装置及系统。

背景技术：

备用电源设备，如UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)中包含有用于存储电能的电池组，电池组在外部断电的情况下可以通过电池组持续提供电能。

电池组中有多个电池单体串联或并联，电池组在工作过程中会对多个电池单体进行充放电。在经过多次充放电后，可能造成电池组中的各电池单体电量不均衡。导致电池寿命降低，或造成电池输出不稳定，对外接设备造成损害。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种电池管理装置，应用于多个电池单体，所述装置包括：电池电压采集单元、均衡单元及处理器；每个所述电池单体有一所述电池电压采集单元及一所述均衡单元与之对应；

所述电池电压采集单元与所述电池单体及所述处理器连接，所述电池电压采集单元获取电池单体电压值，并将所述电池单体电压值发送给所述处理器；

所述处理器与所述电池电压采集单元及所述均衡单元连接，所述处理器根据多个所述电池电压采集单元发送的电池单体电压值，向相应的所述均衡单元发送控制指令；

所述均衡单元连接于外部电源及电池单体之间，所述均衡单元根据所述处理器发送的控制指令调整外部电源输入所述电池单体的电流。

进一步地，在上述装置中，所述处理器用于获取多个所述电池电压采集单元发送的电压值，并计算获得多个所述电池单体的平均电压值，根据多个所述平均电压值及所述电池单体电压值，向与该电池单体对应的均衡单元发送控制指令；

所述均衡单元用于接收所述处理器发送的控制指令，调整外部电源输入所述电池单体的电流，使所述电池单体电压值等于所述平均电压值。

进一步地，在上述装置中，所述均衡单元包括：输出采集子单元及输出控制子单元；

所述输出采集子单元与所述输出控制子单元及所述处理器连接，所述输出采集子单元采集所述输出控制子单元对电池单体的输出电流值，并将所述输出电流值发送给所述处理器；

所述输出控制子单元与所述外部电源及所述处理器连接，所述处理器根据所述电池单体电压值及输出电流值向所述输出控制子单元发送所述控制指令，所述输出控制子单元接收所述处理器发送的控制指令，调整所述外部电源对所述电池单体的输出电流大小。

进一步地，在上述装置中，所述输出采集子单元包括正采样电路；

所述正采样电路的负端接地，正端对输出电流进行采样，并将获得的输出电流发送给所述处理器。

进一步地，在上述装置中，所述输出采集子单元包括负采样电路；

所述负采样电路的正端接地，负端对输出电流进行采样，并将获得的输出电流发送给所述处理器。

进一步地，在上述装置中，所述输出控制子单元包括：反激主控模块及整流模块；

所述反激主控模块与外部电源及所述处理器连接，所述反激主控模块将外部电源输入电能转换为PWM波输送给所述整流模块，并根据所述处理器发送控制信号调整所述PWM波的频率或占空比；

所述整流模块与所述电池单体连接，所述整流模块将所述PWM波转化为直流电输出给所述电池单体。

进一步地，在上述装置中，所述整流模块为同步整流模块，所述同步整流模块根据所述PWM波的频率对所述PWM波进行同步整流。

进一步地，在上述装置中，所述输出控制子单元还包括防反灌模块；

所述防反灌模块连接于所述整流模块与所述电池之间，防止电池电流流向所述整流模块。

进一步地，在上述装置中，装置还包括通信单元；

所述通信单元与所述处理器及上位机连接，所述通信单元将所述处理器获得的所述电池单体电压值、平均电压值、输出电压值或输出电流值发送给所述上位机。

本发明的另一目的在于提供一种电池管理系统，所述电池管理系统包括多个电池单体，及本发明提供的用于管理所述多个电池单体的电池管理装置。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种电池管理装置及系统，通过电池电压采集单元采集各电池单体电压值并发送给处理器，所述处理器根据各电池单体电压值向均衡单元发送控制指令，使均衡单元控制外部电源输入所述电池单体的充电电流，可以在充电过程中准确地将各电池单体的电量调整均衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的电池管理装置示意图之一；

图2为本发明实施例提供的均衡单元的子模块示意图；

图3为本发明实施例提供的正采样电路示意图；

图4为本发明实施例提供的负采样电路示意图；

图5为本发明实施例提供的输出控制子单元的模块示意图之一；

图6为本发明实施例提供的输出控制子单元的模块示意图之二；

图7为本发明实施例提供的电池管理装置示意图之二。

图标：100-电池管理装置；110-处理器；120-电池电压采集单元；130-均衡单元；131-输出采集子单元；132-输出控制子单元；1321-反激主控模块；1322-整流模块；1323-防反灌模块；140-通信单元；200-电池单体；300-上位机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本发明提供了一种电池管理装置100，应用于多个电池单体200，所述电池管理装置100包括电池电压采集单元120、均衡单元130及处理器110。每个所述电池单体200有一所述电池电压采集单元120及一所述均衡单元130与之对应。

具体地，所述电池电压采集单元120与所述电池单体200及所述处理器110连接，所述电池电压采集单元120获取电池单体电压值，并将所述电池单体电压值发送给所述处理器110。

所述处理器110与所述电池电压采集单元120及所述均衡单元130连接，所述处理器110根据多个所述电池电压采集单元120发送的电池单体电压值，向相应的所述均衡单元130发送控制指令。

具体地，在本实施例中，所述处理器110获取多个所述电池电压采集单元120发送的电池单体200的电压值，根据所述电池单体200的电压值计算获得多个所述电池单体200的平均电压值，根据多个所述平均电压值及所述电池单体200的电压值，向与该电池单体200对应的均衡单元130发送控制指令，当所述电池单体200的电压值高于所述平均电压值时，所述处理器110向所述均衡单元130发送降低输出电流的控制指令，当所述电池单体200的电压值低于所述平均电压值时，所述处理器110向所述均衡单元130发送提高输出电流的控制指令。

所述均衡单元130连接于外部电源及电池单体200之间，所述均衡单元130根据所述处理器110发送的控制指令调整外部电源输入所述电池单体200的电流，以使所述电池单体电压值等于所述平均电压值。

具体地，请参照图2，在本实施例中，所述均衡单元130包括：输出采集子单元131及输出控制子单元132。

具体地，请参照图3，所述输出采集子单元131与所述输出控制子单元132及所述处理器110连接，所述输出采集子单元131采集所述输出控制子单元132对所述电池单体200的输出电流值，并将所述输出电流值发送给所述处理器110。

进一步地，在本实施例的一种实施方式中，所述输出采集子单元131包括正采样电路。请参照图4，所述正采样电路核心为运算放大器，所述正采样电路包括正端、负端及输出端。所述正采样电路的负端接地，正端对输出电流值进行采样，采样获得的电流信号为正。所述正采样电路的输出端与所述处理器110连接，将获得的输出电流值发送给所述处理器110。

进一步地，在本实施例的另一种实施方式中，所述输出采集子单元131包括负采样电路。请参照图5，所述负采样电路核心为运算放大器，所述负采样电路包括正端、负端及输出端。所述负采样电路的正端接地，负端对输出电流值进行采样，采样获得的电流信号为负。所述负采样电路的输出端与所述处理器110连接，将获得的输出电流值发送给所述处理器110。

所述输出控制子单元132与所述外部电源及所述处理器110连接，所述处理器110根据所述电池单体电压值及输出电流值向所述输出控制子单元132发送所述控制指令，所述输出控制子单元132接收所述处理器110发送的控制指令，调整所述外部电源对所述电池单体200输出的电流大小。

当所述输出控制子单元132接收到所述处理器110发送的降低输出电流的控制指令时，将输出电流调整为小于所述采集子单元采集到的当前输出电流值。当所述输出控制子单元132接收到所述处理器110发送的提高输出电流的控制指令时，将输出电流调整为大于所述采集子单元采集到的当前输出电流值。

进一步地，请参照图5，所述输出控制子单元132包括：反激主控模块1321及整流模块1322。

所述反激主控模块1321与外部电源及所述处理器110连接，所述反激主控模块1321将外部电源输入电能转换为PWM波输送给所述整流模块1322。所述反激主控模块1321根据所述处理器110发送控制信号调整所述PWM波的频率或占空比，以调整其输出的有效电压。

所述整流模块1322与所述电池单体200连接，所述整流模块1322将所述PWM波转化为直流电输出给所述电池单体200。

进一步地，所述整流模块1322为同步整流模块1322，所述同步整流模块1322根据所述PWM波的频率对所述PWM波进行同步整流。

进一步地，请参照图6，在本实施例中，所述输出控制子单元132还包括防反灌模块1323。所述防反灌模块1323连接于所述整流模块1322与所述电池之间，防止电池电流流向所述整流模块1322。所述防反灌模块1323包括两个N_MOS管，两个N_MOS管S极相连，G极共用驱动信号，D极分接两端；共用G极信号控制两个N_MOS同时通断，当两个N_MOS同时关断时，所述电池单体200的电压将被分接两端的D极阻断电流回路，起到防止所述电池单体200电压反灌的作用。

进一步地，请参照图7，在本实施例中所述电池管理装置100还包括通信单元140。

所述通信单元140与所述处理器110及上位机300连接，所述通信单元140将所述处理器110获得的所述电池单体200电压值、平均电压值、输出电压值或输出电流值发送给所述上位机300。

优选地，在本实施例中，所述通信单元140采用CAN通信模式，所述通信单元140可以从所述上位机300就收均衡处理的策略并发送给所述处理器110。

本发明还提供一种电池管理系统，所述电池管理系统包括多个电池单体200，及本实施例提供的用于管理所述多个电池的电池管理装置100。

综上所述，本发明提供的一种电池管理装置100及系统，通过电池电压采集单元120采集各电池单体电压值并发送给处理器110，所述处理器110根据各电池单体电压值向均衡单元130发送控制指令，使均衡单元130控制外部电源输入所述电池单体200的充电电流，可以在充电过程中准确地将各电池单体200的电量调整均衡。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。