一种电池管理系统及其控制方法与流程

本发明属于电池管理，具体涉及一种电池管理系统及其控制方法。

背景技术：

1、锂电池系统由于电池生产工艺、使用环境、使用周期造成单体电压充放电不一。单体电池会出现过压欠压问题，并且因为电池系统的特殊性，如果整个电池系统中因为某个单体电池出现过压而不能充电就会造成系统储存电容量减少，如果在放电过程中因为某个单体电池出现欠压而不能充分放电造成系统容量利用率减少。

2、在充放电过程中也会因为温度过高造成不可逆转的危害，针对以上问题，本发明提出了一种电池管理系统及其控制方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的问题，本发明提出了一种电池管理系统及其控制方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种电池管理系统，包括主控单元、采集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元以及若干个单体电池串联成的电池组；所述采集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元均与所述主控单元电性连接，所述电池分别与所述集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元电性连接；

4、其中，所述采集电路单元用于采集电池数据，所述电池数据包括电池的电压、电流和温度，并进行开路检测；所述控制单元用于根据采集到的电池数据，判断是否当达到均衡条件，若达到均衡条件，通过均衡电路单元对最低电压单体电池进行充电；还用于根据采集到的电池数据，判断是否当达到充放电条件，若达到充放电条件，以对电池组进行充电或放电。

5、进一步地，所述控制单元判断电池组是否开路及判断电池温度是否在预设范围内；当电池组未开路且温度在预设范围内，采集电池组中的最高单体电池的电压和最低单体电池的电压，当最高单体电池的电压与最低单体电池的电压的差值大于启动均衡电压时，通过均衡电路对单体最低电池电压进行充电；在均衡的过程中，实时采集判断单体电池温度和单体电池的电压，当温度不在预设工作范围内或单体电池的电压不在预设范围内，停止均衡；当最低电池电压与最高电池电压的差值小于停止均衡电压时，停止均衡。

6、进一步地，若单体电池的电压和温度均在预设范围内，且最低电池电压与最高电池电压的差值小于启动均衡电压，启动充放电电路单元，外部电源给电池组充放电，实时监测电流值，并传送给主控单元；若充放电电流大于预警值，控制单元关闭充放电电路单元。

7、进一步地，所述均衡电路单元包括均衡开关，主控单元通过控制均衡开关控制均衡电路启动均衡或停止均衡。

8、进一步地，所述充放电电路单元包括充放电开关，主控单元通过控制充放电开关控制放电电路单元启动或停止充放电。

9、进一步地，还包括电流检测电路，所述电流检测电路用于将检测到的电流值传送给控制器单元，若充放电电流大于预警值，控制单元会关闭充放电开关，并且将故障上报给上位机。

10、进一步地，所述均衡开关为光电耦合器隔离开关。

11、第二方面，本发明提供了一种电池管理系统的控制方法，包括以下步骤：

12、采集电池数据，所述电池数据包括电池的电压、电流及温度，周期性监测采集线路是否开路；

13、若采集线路开路，向上位机上报开路故障信息，关闭充电开关；

14、若采集线路未开路，则判断温度是否在预设正常范围内，若不在则向上位机上报开路故障信息，关闭充电开关；

15、若温度在预设正常范围内，则判断电压是否在预设正常范围内，若不在则向上位机上报开路故障信息，关闭充电开关；

16、若电压在预设正常范围内，读取单体电池电压值，获取电池组中的最高单体电池的电压和最低单体电池的电压，当最高单体电池的电压与最低单体电池的电压的差值大于启动均衡电压时，通过均衡电路对单体最低电池电压进行充电；

17、在均衡的过程中，实时采集判断单体电池温度和单体电池的电压，当温度不在预设工作范围内或单体电池的电压不在预设范围内，关闭均衡开关；当最低电池电压与最高电池电压的差值小于停止均衡电压时，关闭均衡开关。

18、进一步地，包括以下步骤：

19、若单体电池的电压和温度均在预设范围内，且最低电池电压与最高电池电压的差值小于启动均衡电压，通过充放电电路单元给电池充放电，实时监测电流值，并传送给主控单元；若充放电电流大于预警值，控制单元关闭充放电开关。

20、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

21、(1)本发明中根据电池数据判断电池组是否开路，判断电池温度是否在预设范围内；当电池组未开路且温度在预设范围内，采集电池组中的最高单体电池的电压和最低单体电池的电压，当最高单体电池的电压与最低单体电池的电压的差值大于启动均衡电压时，通过均衡电路对单体最低电池电压进行充电；在均衡的过程中，实时采集判断单体电池温度和单体电池的电压，当温度不在预设工作范围内或单体电池的电压不在预设范围内，关闭均衡开关；当最低电池电压与最高电池电压的差值小于停止均衡电压时，关闭均衡开关；

22、(2)本发明能够对电池系统进行均衡管理，使之能够高效率高安全性地运行；实现对单体电池电压采集，总体电压、温度监测、电流采集、均衡控制，状态信息存储，上报等功能，实现系统中所有单体电池都能够正常运行。

技术特征：

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括主控单元、采集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元以及若干个单体电池串联成的电池组；所述采集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元均与所述主控单元电性连接，所述电池分别与所述集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元电性连接；

2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述控制单元判断电池组是否开路及判断电池温度是否在预设范围内；当电池组未开路且温度在预设范围内，采集电池组中的最高单体电池的电压和最低单体电池的电压，当最高单体电池的电压与最低单体电池的电压的差值大于启动均衡电压时，通过均衡电路对单体最低电池电压进行充电；在均衡的过程中，实时采集判断单体电池温度和单体电池的电压，当温度不在预设工作范围内或单体电池的电压不在预设范围内，停止均衡；当最低电池电压与最高电池电压的差值小于停止均衡电压时，停止均衡。

3.根据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，若单体电池的电压和温度均在预设范围内，且最低电池电压与最高电池电压的差值小于启动均衡电压，启动充放电电路单元，外部电源给电池组充放电，实时监测电流值，并传送给主控单元；若充放电电流大于预警值，控制单元关闭充放电电路单元。

4.根据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述均衡电路单元包括均衡开关，主控单元通过控制均衡开关控制均衡电路启动均衡或停止均衡。

5.根据权利要求3所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述充放电电路单元包括充放电开关，主控单元通过控制充放电开关控制放电电路单元启动或停止充放电。

6.根据权利要求5所述的一种电池管理系统，其特征在于，还包括电流检测电路，所述电流检测电路用于将检测到的电流值传送给控制器单元，若充放电电流大于预警值，控制单元会关闭充放电开关，并且将故障上报给上位机。

7.根据权利要求5所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述均衡开关为光电耦合器隔离开关。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种电池管理系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种电池管理系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于电池管理技术领域，具体涉及一种电池管理系统及其控制方法。所述系统中，采集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元均与所述主控单元电性连接，电池分别与所述集电路单元、充放电电路单元、均衡电路单元电性连接；采集电路单元用于采集电池数据，控制单元用于根据采集到的电池数据，判断是否当达到均衡条件，若达到均衡条件，通过均衡电路单元对最低电压单体电池进行充电；还用于根据采集到的电池数据，判断是否当达到充放电条件，若达到充放电条件，以对电池组进行充电或放电。本发明能够对电池系统进行均衡管理，使之能够高效率高安全性地运行，实现系统中所有单体电池都能够正常运行。

技术研发人员：刘超,耿鲁平,汤帅,李元斌,丁海铭,陈建笛
受保护的技术使用者：东方旭能（山东）科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12