专利名称：一种锂电池能量均衡控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及电池电压均衡技术领域，尤其涉及一种锂电池能量均衡控制系统及方法。
背景技术：
实践表明单体电池寿命长于电池组，原因是电池组在使用的过程中存在各个单体电池电量不均衡而引起的，进而减少整个电池的使用寿命。虽然电池组里的各个单体电池型号规格一样，但由于制造工艺和使用环境的区别造成了各个单体电池电量的不一致性。在电池组的放电过程中，电量最低单体电池最先使用完电量，使电池组电量不足停止工作；在电池组的充电过程中，电量最高的单体电池最先充电完成，使电池组显示电量充满，停止充电，造成其他单体电池电量均不能充完。由此可以得知，采取必要的技术手段来均衡电池能量均衡控制是非常必要的。现有技术中此类控制系统或装置已由下列专利文献予以披露。中国发明专利申请公开说明书CN1667909A披露了采用电阻式消耗高电量单体电池消耗电量达到电池组各个单体电池的均衡，提高电池组的充放电性能；这种方式把高容量单体电池以热量形式消耗掉，对能源的利用造成了污染，不符合社会对能源节约的要求。中国发明专利申请公开说明书CN101826642A披露了采用使两两相连的单体电池进行能量转移均衡，采用动态能量转移方式均衡电池组各个单体电池电量达到均衡的目的；这种动态能量转移方式在于在充电过程中，往往耗时较长，系统的结构也较为复杂，系统的稳定性也较差，生产成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节约能源的锂电池能量均衡控制系统及方法。为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案一种锂电池能量均衡控制系统，包括依次连接驱动电路、变压器、控制电路、电压采集电路组、电压放大电路组和MCU微处理器，所述电压放大电路组连接MCU处理器输入端，所述控制电路上设有MOS管，所述MCU微处理器输出端还包括CELLl、CELL2和CELL3端口分别连接所述控制电路上的MOS管，所述MCU微处理器输出端还包括连接一 MOS管，所述MOS管连接系统负载。优选的，所述MCU微处理器通过RS232通讯端口连接FPGA显示驱动器，所述FPGA显示驱动器通过16bit总线连接IXD显示器，用于完成人机信息交换。优选的，所述MCU微处理器的输出端还包括BLEED_DRIVER端口，所述BLEED_DRIVER端口通过电阻连接光耦，用于调节驱动电路电流占空比。优选的，所述变压器为正激变压器。优选的，所述电压采集电路组包括数个电压采集电路和电池单元，所述电池单元连接反向比例放大器，采集各个电池单元电压。
优选的，所述每组反向比例放大器连接信号放大器，提高电压阻抗，将采集电池单元电压传送过程中损耗限制最低。优选的，所述每组信号放大器连接MCU微处理器输入端，MCU微处理器采样比较分析电池单元电压。本发明还提供一种锂电池能量均衡控制方法，包括用于多个电池单元，根据所述电池单元电量采集，并通过采集信号和信号处理传送至微处理器。优选的，所述微处理器内部设有A/D和D/A端ロ。优选的，所述微处理器根据信号分析判定针对最低电量电池単元充电，执行充电操作。采用以上技术方案的有益效果是本发明利用MCU微处理器输入端ロ连接的电路能够对电池组中的各个电池単元实时信号采样、处理、放大、比较和控制充电，直至整个电池组充电完成；MCU微处理器输出端还连接ー个LCD显示器用于人机交換，提供充电过程的信息，可以通过显示器观测电池组充电状态；MCU微处理器连接的BLEED_DRIVER端ロ可以调控电流占空比、根据检测电量的信息实行电路的自动开合，对电池组起到保护的作用，延长电池组使用寿命；系统中的采集电路组能够对电压信号稳压滤波，提高电压信号的稳定性；系统中的电压放大电路组提高电压信号的输入阻抗，使得MCU微处理器采集到信号的完整性；微处理器内部设有的A/D和D/A端ロ，减少转化电路，降低整个系统电路复杂程度；采用本发明的技术方案避免了能源浪费，缩短了充电时间。
图1是本发明的电路图；图2是本发明的电池能量均衡方法的流程图；其中，1-驱动电路，2-控制电路，3-电压采集电路组，4-电压放大电路组，5-MCU微处理器，6-FPGA显示驱动器，7-1XD显示器，8-系统负载，9-变压器，10-电池单元，11-采集信号，12-信号处理，13-微处理器。
具体实施例方式为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进ー步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。下面结合附图1详细说明本发明的优选实施方式一种锂电池能量均衡控制系统，包括依次连接驱动电路1、控制电路2、变压器、电压采集电路组3、电压放大电路组4和MCU微处理器5，电压放大电路组4连接MCU处理器5输入端，在控制电路2上设有MOS管，MCU微处理器5输出端还包括CELL1、CELL2和CELL3端ロ分别连接控制电路上的MOS管，MCU微处理器5输出端还包括连接ー MOS管，该MOS管连接系统负载，MCU微处理器5通过RS232通讯端ロ连接FPGA显示驱动器6，FPGA显示驱动器6通过16bit总线连接IXD显示器7，用于完成人机信息交换；MCU微处理器5的输出端还包括BLEED_DRIVER端ロ，该BLEED_DRIVER端ロ通过电阻连接光耦，用于调节驱动电路电流占空比；电压采集电路组3包括数个电压采集电路和电池単元，电池单元连接反向比例放大器，每组反向比例放大器连接信号放大器，提高电压阻抗，将采集电池单元电压传送过程中损耗限制最低；每组信号放大器连接MCU微处理器5输入端，MCU微处理器5采样比较分析电池单元电压。一种锂电池能量均衡控制方法，包括用于多个电池单元10，根据所述电池单元10电量采集，并通过采集信号11和信号处理12传送至微处理器13，在微处理器13内部设有A/D和D/A端ロ，微处理器13可以根据信号分析判定针对最低电量电池単元10充电，执行充电操作。采用以上技术方案的有益效果是本发明利用MCU微处理器输入端ロ连接的电路能够对电池组中的各个电池単元实时信号采样、处理、放大、比较和控制充电，直至整个电池组充电完成；MCU微处理器输出端还连接ー个LCD显示器用于人机交換，提供充电过程的信息，可以通过显示器观测电池组充电状态；MCU微处理器连接的BLEED_DRIVER端ロ可以调控电流占空比、根据检测电量的信息实行电路的自动开合，对电池组起到保护的作用，延长电池组使用寿命；系统中的采集电路组能够对电压信号稳压滤波，提高电压信号的稳定性；系统中的电压放大电路组提高电压信号的输入阻抗，使得MCU微处理器采集到信号的完整性；微处理器内部设有的A/D和D/A端ロ，减少转化电路，降低整个系统电路复杂程度；采用本发明的技术方案避免了能源浪费，缩短了充电时间。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锂电池能量均衡控制系统，包括依次连接驱动电路、变压器、控制电路、电压采集电路组、电压放大电路组和MCU微处理器，其特征在于所述电压放大电路组连接MCU处理器输入端，所述控制电路上设有MOS管，所述MCU微处理器输出端还包括CELLl、CELL2和CELL3端口分别连接所述控制电路上的MOS管，所述MCU微处理器输出端还包括连接一 MOS管，所述MOS管连接系统负载。
2.根据权利要求1所述的锂电池能量均衡控制系统，其特征在于所述MCU微处理器通过RS232通讯端口连接FPGA显示驱动器，所述FPGA显示驱动器通过16bit总线连接IXD显示器。
3.根据权利要求1所述的锂电池能量均衡控制系统，其特征在于所述MCU微处理器的输出端还包括BLEED_DRIVER端口，所述BLEED_DRIVER端口通过电阻连接光耦。
4.根据权利要求1所述的锂电池能量均衡控制系统，其特征在于所述变压器为正激变压器。
5.根据权利要求1所述的锂电池能量均衡控制系统，其特征在于所述电压采集电路组包括数个电压采集电路和电池单元，所述电池单元连接反向比例放大器。
6.根据权利要求5所述的锂电池能量均衡控制系统，其特征在于所述每组反向比例放大器连接信号放大器。
7.根据权利要求1或6所述的锂电池能量均衡控制系统，其特征在于所述每组信号放大器连接MCU微处理器输入端。
8.—种锂电池能量均衡控制方法，用于多个电池单元，其特征在于根据所述电池单元电量采集，并通过采集信号和信号处理传送至微处理器。
9.根据权利要求8所述的锂电池能量均衡控制方法，其特征在于所述微处理器内部设有A/D和D/A端口。
10.根据权利要求8或9所述的锂电池能量均衡控制方法，其特征在于所述微处理器根据信号分析判定针对最低电量电池单元充电，执行充电操作。
全文摘要
本发明公开了一种锂电池能量均衡控制系统及方法，包括依次连接驱动电路、控制电路、电池单元、电压采集电路、电压放大电路和MCU微处理器，在MCU微处理器输出端连接控制电路上的MOS管，在MCU微处理器输出端还包括CELL1、CELL2和CELL3端口分别连接所述控制电路上的MOS管，在MCU微处理器输出端还包括连接一MOS管，该MOS管连接系统负载，本发明利用MCU微处理器输入端口连接的电路能够对电池组中的各个电池单元实时信号采样、处理、放大、比较和控制充电，MCU微处理器连接的BLEED_DRIVER端口可以调控电流占空比、根据检测电量的信息实行电路的自动开合，对电池组起到保护的作用；微处理器内部设有的A/D和D/A端口，减少转化电路，降低整个系统电路复杂程度；采用本发明的技术方案避免了能源浪费，缩短了充电时间。
文档编号H02J7/00GK103051017SQ20121051446
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者洪平, 徐嘉 申请人:芜湖天元汽车电子有限公司