双向DC‑DC锂电池模组多通道均衡充放电维护装置的制作方法

本发明涉及一种维护系统的装置，尤其是锂电池模组多通道均衡充放电维护装置。

背景技术：

锂电池应用行业属于新兴行业，锂电池特殊性，传统铅酸蓄电池维护设备技术尚不满足锂电池的均衡应用，且现有均衡维护仅只有电压监测技术，不具备内部温度监测技术，也不具备双向dc-dc控制来实现充电和放电，同时达不到单独充放的独立工作控制。独立充放电模式实现锂电池模组的快速均衡，而且电压电流的控制精度高，对锂电池模组的均衡效果更好。

于2016.10.12公开的，申请公布号为cn106026256a的中国发明揭示了一种蓄电装置双向均衡系统和方法，其是以电阻式均衡器为基础结合三个隔离开关、锂电池充电控制模块和dc-dc变换器，具有被均衡单体电池的可选性和均衡能量的双向性，目的是解决现有技术中只能单向均衡的问题，实现蓄电装置双向均衡，且能够在充电均衡中实现从电池模组自身取电或者外部低压电源。但该发明仅一个由多个电池单体串接构成的单元模组工作，全名充放电的电池单体数量有限；最大低压电源仅达48v，在一定程度上限制了应用范围；工作电流为档位调节模式，不能连续可调；且采用双线方式，使接线比较复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种双向dc-dc锂电池模组多通道均衡充放电维护装置，包括人机交互层、模块控制层以及充放电控制层，所述模块控制层包括多个功率模块，所述充放电控制层包括多个充放单元，所述人机交互层分别与每个所述功率模块相连，每个功率模块至少连接一个以上所述充放单元，每个所述充放单元连接一单体电池。该装置采用充放单元模块化和功率模块化的模块化设计，充放电控制层采用双向dc-dc技术实现锂电池模组的均衡充放电功能，同时达到单独充放的独立工作制。

本发明是这样实现的：双向dc-dc锂电池模组多通道均衡充放电维护装置，包括人机交互层、模块控制层以及充放电控制层，所述模块控制层包括多个功率模块，所述充放电控制层包括多个充放单元，所述人机交互层分别与每个所述功率模块相连，每个功率模块至少连接一个以上所述充放单元，每个所述充放单元连接一单体电池。

所述人机交互层通过液晶屏显示预设参数数据，接收和发送指令实现设备内外信息交互。

所述功率模块进一步包括mcu总控单元和电源开关，所述mcu总控单元通过电源开关连接所述充放单元。

所述功率模块还包括至少一风扇，所述风扇连接所述mcu总控单元，用于整个装置的电路散热。

所述充放单元进一步包括依次连接的充放电单元通道、单元控制集成电路以及双向dc-dc，所述充放电单元通道还连接所述电源开关，所述单元控制集成电路还连接mcu总控单元，所述双向dc-dc连接所述单体电池。每个充放单元都自带微控制器，可同时对多个电池进行充放电操作或单个充放单元独立充放电。

本发明具有如下优点：

1.整机系统采用三层模块化设计包括：人机交互层、模块控制层以及充放电控制层，单台设备可支持多个功率模块，每个功率模块可支持多个充电单元，实现多个单体电池进行同时维护，且不同充电单元能单独控制，各个充电单元可以不同工况不同时间工作，提高了设备应用场合及随机性；

2.双向dc-dc电路设计，设置目标电压后，对不同电压电芯自动判断执行放电或者充电，解决了单一的充电模式，电压偏高之后难以调节的问题，采用充放电的组合调节使用，提高均衡维护效率及效果，达到均衡提高的效果；

3.当某节电池已达到均衡电压时，不会马上停止充放电操作，维持较小的充放电电流，在其他电池完成均衡时保持与整组电池的一致性。缩短了近三分之二的维护时间。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整个装置的组成框图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明涉及一种双向dc-dc实现锂电池模组多通道均衡充放电维护的装置，包含人机交互层、模块控制层以及充放电控制层。

所述人机交互层通过液晶屏显示预设参数数据，接收和发送指令实现设备内外信息交互。

所述模块控制层包括多个功率模块，所述功率模块进一步包括mcu总控单元和电源开关，所述功率模块还包括至少一风扇，所述风扇连接所述mcu总控单元，用于整个装置的电路散热。

所述充放单元进一步包括依次连接的充放电单元通道、单元控制集成电路以及双向dc-dc。

所述mcu总控单元通过电源开关连接所述充放单元。所述充放电单元通道还连接所述电源开关，所述单元控制集成电路还连接mcu总控单元，所述双向dc-dc连接所述单体电池。每个充放单元都可同时对多个电池进行充放电操作或单个充放单元独立充放电。所述充放电控制层包括多个充放单元，所述人机交互层分别与每个所述功率模块相连，每个功率模块至少连接一个以上所述充放单元，每个所述充放单元连接一单体电池。

所述mcu总控单元属于模块控制层，负责整个功率模块的控制和协调；

所述电源开关可通过交流电为85-264v，直流电为310v；

所述充放电单元通道为电源开关和单元控制集成电路之间电信号传递提供通道；

所述单元控制集成电路属于充放电控制层,负责一个充放电单元的控制；

所述双向dc-dc解决了单一的充电模式，可同时达到单独充放的独立工作制。

本发明的整个装置采用充放单元模块化和功率模块化的模块化设计，充放电控制层采用双向dc-dc技术实现锂电池模组的均衡充放电功能，同时达到单独充放的独立工作制。每个充放电单元由三部分组成，分别为dc-dc部分、单元控制部分、双向dc-dc部分。如图1所示的实例中，每台装置可支持4个功率模块，每个功率模块可支持12节电池同时均衡，如此单装置可同时对48节电池进行均衡操作，设置目标电压后，会自动判断对不同电压电芯执行放电或者充电，达到均衡提高的效果，当某节电池已达到均衡电压时，不会马上停止充放电操作，仍然维持较小的充放电电流，在其他电池完成均衡时保持与整组电池的一致性。该过程缩短了近三分之二的维护时间。

双向dc-dc实现锂电池模组多通道均衡充放电维护系统的装置其总控制系统是通过串口来控制各单元的操作，采用高集成电路设计，高速率处理芯片，实现整体启动工作、或单元(以功率模块为单位)启动工作、或指定单芯(以充放单元)启动工作。整个系统模块化清晰，并且每节电池可独立工作，充电和放电任意设置。充放单元接受总控制单元的统一控制，采用智能算法实现均衡调节，并实时监测每节电池的工作状态及电压、电流、温度，达到各电池均衡一致的效果达到同时维护效果。多单元模块独立工作的设计解决了当前效率低的问题。独立充放电模式实现锂电池模组的快速均衡，而且电压电流的控制精度高，对锂电池模组的均衡效果更好。每个单元、单通道均具备对单芯锂电的温度监控，实现测试的二次保护，防止过温。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。