用于電動(dòng)自行車電池組快速充電的電池管理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于電動(dòng)自行車電池組的電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于對(duì)電池組和對(duì)該電池組充電的充電機(jī)進(jìn)行管理和控制。所述電池管理系統(tǒng)包括：采樣及充電控制模塊、放電控制模塊。本發(fā)明還提供了一種電池組充放電管理方法。本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)在大電流充電的情況下，能夠更加準(zhǔn)確高效地實(shí)現(xiàn)電池充放電的管理，使得電池容量的確定更加準(zhǔn)確。此外，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)為高倍率充電設(shè)計(jì)了更為合理的充電流程，使得充電效果更好，充入電量更多。
【專利說(shuō)明】
用于電動(dòng)自行車電池組快速充電的電池管理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電氣控制領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)電動(dòng)車的電池組進(jìn)行BMS管理的管理系統(tǒng)及相應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)設(shè)備和儲(chǔ)能電源的需求增加，鋰電池作為能源的場(chǎng)合越來(lái)越普遍。由于鋰電池電解液成分的限制，一般鋰電池為了保持其使用壽命和充電安全，將充電倍率控制在0.3?IC左右，以這樣的充電倍率對(duì)充分放電的鋰電池充電大約需要I?3小時(shí)，而常用的電池管理系統(tǒng)(BMS)往往在充電管理環(huán)節(jié)也以不大于IC的充電倍率為管理目標(biāo)。
[0003]新型的鈦酸鋰電池突破的傳統(tǒng)鋰電池的充電倍率限制，可以將充電倍率提高，比如，達(dá)到6C以上，而當(dāng)電池單體容量增加后充電電流會(huì)進(jìn)一步增大，市面上常用的電池管理系統(tǒng)不適用于這種高倍率大電流的充電條件。
[0004]目前市面上常用的電池管理系統(tǒng)多采用集成模擬芯片(例如ML5235或其他精工電子的同類產(chǎn)品)進(jìn)行硬件控制，所有的過(guò)欠壓判斷與保護(hù)動(dòng)作都由芯片自動(dòng)控制，相應(yīng)的參數(shù)也由芯片出廠時(shí)預(yù)定好，只能在一定范圍內(nèi)微調(diào)。這類方案往往也具有充電/放電過(guò)流保護(hù)功能，同樣，其保護(hù)值是芯片出廠時(shí)預(yù)定好的。
[0005]但是，上述方案在應(yīng)對(duì)大電流充電環(huán)境時(shí)有明顯的缺陷，主要原因是其檢測(cè)/保護(hù)充放電電流的方式。
[0006]如圖1所示，此類方案采用輸出負(fù)極串聯(lián)電阻對(duì)充放電電流進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)通過(guò)串聯(lián)在輸出負(fù)極的匪OS管來(lái)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作控制。這種做法的缺陷在于:由于充放電檢測(cè)共用一個(gè)檢流電阻，當(dāng)充電電流遠(yuǎn)大于放電電流時(shí)，將無(wú)法選取合適的電阻值。如果檢流電阻值以放電電流保護(hù)為目標(biāo)計(jì)算，那么大電流充電時(shí)檢流電阻兩端的電壓差將會(huì)快速增加，在充電電流沒(méi)有達(dá)到足夠大時(shí)就會(huì)被芯片檢測(cè)為充電電流過(guò)大而截至。反之亦然。
[0007]如圖1所示，運(yùn)放電路通過(guò)電流流過(guò)檢流電阻兩端時(shí)產(chǎn)生的電位差來(lái)檢測(cè)電流值。這樣，當(dāng)流過(guò)檢流電阻的電流值過(guò)大時(shí)，檢流電阻將產(chǎn)生過(guò)多的功耗。減小檢流電阻的阻值可以減小其功耗，但過(guò)小的電阻值其精度難以保證，而且在流過(guò)電流較小時(shí)產(chǎn)生的壓差太小也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)放電路無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)電流值。
[0008]目前常用的另一類方案為使用數(shù)字電壓檢測(cè)芯片，通過(guò)單片機(jī)實(shí)時(shí)讀取電池電壓，然后進(jìn)行軟件判斷后進(jìn)行各個(gè)保護(hù)動(dòng)作。這類方案的保護(hù)參數(shù)設(shè)置較為靈活，基本不受電池類型與電流大小的影響。
[0009]但是這種方案在應(yīng)用于大電流高倍率充電時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)一些不適用的情況:
[0010]1、由于這類方案的電流檢測(cè)方式基本也是通過(guò)串聯(lián)在放電回路上的檢流電阻來(lái)檢測(cè)，在充放電電流差距過(guò)大時(shí)，如果檢流電阻設(shè)置過(guò)大可能會(huì)使相應(yīng)的充電檢流電壓超過(guò)單片機(jī)ADC量程，或者由于檢流電阻設(shè)置過(guò)小而不能準(zhǔn)確檢測(cè)放電電流，而此類電池管理系統(tǒng)方案的主要作用之一就是進(jìn)行SOC計(jì)算，放電電流的檢測(cè)誤差會(huì)極大的影響SOC計(jì)算。
[0011]2、由于這類方案與現(xiàn)有技術(shù)一中所述的方案一樣，采用通用開關(guān)電源或限壓限流電源進(jìn)行充電，所以不能根據(jù)電池狀況對(duì)充電過(guò)程中的電壓電流進(jìn)行控制，無(wú)法針對(duì)不同的電池特性對(duì)其進(jìn)行最優(yōu)化的充電控制。
[0012]而且現(xiàn)有的電池容量的計(jì)算方式也存在其缺點(diǎn)?，F(xiàn)有電量計(jì)算方式有如下兩種:1、根據(jù)電池電壓與電量的測(cè)試曲線，通過(guò)采樣得到的電壓計(jì)算對(duì)應(yīng)的電量值。這種計(jì)算方式只在工作條件與實(shí)驗(yàn)條件一致時(shí)才準(zhǔn)確，當(dāng)放電電流、電池健康狀況等條件改變時(shí)原有曲線將不再成立，計(jì)算結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。2、在完全充電后將電量置為100%，通過(guò)計(jì)算放電電流與時(shí)間的積分計(jì)算已放出電量，相減得到剩余容量。這種方式在電池狀況較好時(shí)比較準(zhǔn)確，但當(dāng)電池健康狀況下降時(shí)置為100%電量后實(shí)際電量無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)值，容量計(jì)算結(jié)果就會(huì)比實(shí)際值偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明希望提供一種適用于大電流充放電電池及充電機(jī)、能夠準(zhǔn)確計(jì)算電池剩余容量并且對(duì)電池組進(jìn)行足量充放電的電池管理系統(tǒng)及相應(yīng)方法。
[0014]具體而言，本發(fā)明提供一種用于電動(dòng)自行車電池組的電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于對(duì)電池組和對(duì)該電池組充電的充電機(jī)進(jìn)行管理，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)包括:采樣及充電控制模塊、放電控制模塊。
[0015]進(jìn)一步地，所述采樣及充電控制模塊包括電壓采樣芯片、MCU、存儲(chǔ)模塊、充電電流檢測(cè)模塊、充電電流控制模塊，
[0016]所述電壓采樣芯片分別與被管理的電池組中的各個(gè)電池節(jié)點(diǎn)相連，用于測(cè)量每節(jié)電池兩端的電壓；
[0017]所述MCU分別與所述電壓采樣芯片、存儲(chǔ)模塊、充電電流檢測(cè)模塊以及所述充電電流控制模塊相連，用于分別對(duì)各模塊進(jìn)行控制；
[0018]所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述電池組的充放電信息；
[0019]所述充電電流檢測(cè)模塊安裝在所述充電機(jī)的充電回路中，用于實(shí)時(shí)測(cè)量充電電流，并且將所述充電電流值發(fā)送給所述MCU和所述存儲(chǔ)模塊；
[0020]所述充電電流控制模塊用于對(duì)所述充電機(jī)的充電電流進(jìn)行控制。
[0021 ]進(jìn)一步地，所述放電控制模塊包括檢流電阻和檢流芯片，所述檢流電阻串聯(lián)連接在所述電池組的正極，所述檢流芯片與所述檢流電阻并聯(lián)，用于在所述電池組進(jìn)行放電時(shí)測(cè)量流過(guò)所述檢流電阻的電流。
[0022 ]進(jìn)一步地，所述MCU控制所述充電機(jī)以使所述充電機(jī)的充電過(guò)程分成三個(gè)模式:恒流模式、恒功率模式和恒壓模式，如果所述電池組的總電壓低于第一預(yù)定下限，則所述充電機(jī)以恒流模式對(duì)所述電池組充電；如果所述電池組的電壓高于第一預(yù)定上限，則所述充電機(jī)以恒功率模式進(jìn)行充電，減小充電電流;并且當(dāng)所述電池組的電壓高于第二預(yù)定上限時(shí)，所述充電機(jī)以丨旦壓模式進(jìn)行充電。
[0023]進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)有所述電池組的預(yù)設(shè)容量，所述M⑶基于所述電池組的實(shí)際電池容量相對(duì)于所述預(yù)設(shè)容量之間的衰減幅度控制所述充電機(jī)在不同充電模式之間切換。
[0024]進(jìn)一步地，所述電池管理系統(tǒng)還包括均衡模塊，所述均衡模塊包括:均衡電源模塊、均衡總線、均衡電阻、繼電器組、保護(hù)電路。
[0025]進(jìn)一步地，所述采樣芯片為L(zhǎng)T6803，所述檢流芯片為L(zhǎng)T6101。
[0026]另一方面，本發(fā)明提供一種電池充放電管理方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟:
[0027](I)讀取當(dāng)前電池組電量信息；
[0028](2)判斷電池組是否處于充電狀態(tài)或放電狀態(tài)；
[0029](3)如果所述電池組處于充電狀態(tài)，則從充電機(jī)讀取充電電流；
[0030](4)計(jì)算充電電流隨時(shí)間的積分；
[0031](5)將充電電流的積分量與所讀取的電池組電量信息進(jìn)行加和，作為電池組當(dāng)前電量；
[0032](6)如果所述電池組處于放電狀態(tài)，則從所述電池組的放電回路讀取放電電流；
[0033](7)計(jì)算放電電流隨時(shí)間的積分；
[0034](8)將放電電流的積分量與所讀取的電池組電量信息進(jìn)行減差，作為電池組當(dāng)前電量。
[0035]在一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，均衡模塊包括:均衡電源模塊、均衡總線、均衡電阻、繼電器組、保護(hù)電路。
[0036]在一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，所述電池組為串聯(lián)電池組，所述串聯(lián)電池組的總正、負(fù)極分別連接到所述均衡電源模塊的兩個(gè)輸入端；
[0037]所述均衡總線包括第一均衡總線和第二均衡總線；
[0038]所述繼電器組包括節(jié)點(diǎn)繼電器和奇偶繼電器，所述電池組中每節(jié)電池的兩端各連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器，任意相鄰的兩節(jié)電池之間共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器，奇數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第一均衡總線，偶數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第二均衡總線；
[0039]所述均衡電源模塊的正、負(fù)輸出端分別連接所述奇偶繼電器的兩個(gè)固定端，所述奇偶繼電器的兩個(gè)活動(dòng)端可以順序與所述第一均衡總線、所述第二均衡總線相連，或者順序與所述第二均衡總線、第一均衡總線相連；
[0040]所述第一均衡總線和所述第二均衡總線之間還連接有所述均衡電阻，所述均衡電阻與所述第一或第二均衡總線之間設(shè)置有放電均衡開關(guān)；
[0041]所述均衡電源與所述電池組的總正負(fù)極之間設(shè)置有充電均衡開關(guān)；
[0042]所述保護(hù)電路分別連接所述奇偶繼電器的兩個(gè)固定端，并且基于所述奇偶繼電器的兩個(gè)固定端的電壓控制所述充電均衡開關(guān)的開閉。
[0043]有益效果
[0044]本發(fā)明主要用于高倍率、大電流充電的電池組管理。
[0045]本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)在大電流充電的情況下，能夠更加準(zhǔn)確高效地實(shí)現(xiàn)電池充放電的管理，使得電池容量的確定更加準(zhǔn)確。本發(fā)明可以對(duì)電池組的溫度進(jìn)行監(jiān)控，減小充電時(shí)電池組的發(fā)熱量，避免電池組的高溫?fù)p傷或燒毀。此外，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)為高倍率充電設(shè)計(jì)了更為合理的充電流程，使得充電效果更好，充入電量更多。
[0046]此外，本發(fā)明還在充放電管理中增加了均衡模塊，可以在充放電過(guò)程中對(duì)電池組進(jìn)行均衡，保證整組電池的一致性。并且，本發(fā)明可以根據(jù)電池狀態(tài)選擇不同的充電流程，延長(zhǎng)電池使用壽命。可以根據(jù)電池狀態(tài)選擇不同的保護(hù)時(shí)機(jī)，最大限度利用電量。
【附圖說(shuō)明】
[0047]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中所采用的一種電池管理電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所采用的電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖3為本發(fā)明電池管理系統(tǒng)的電壓采樣部分的原理示意圖；
[0050]圖4為本發(fā)明電池管理系統(tǒng)中所采用的放電檢流部分的電路示意圖；
[0051]圖5為本發(fā)明電池管理系統(tǒng)中所采用充電檢流過(guò)程的簡(jiǎn)化電路圖。
[0052]圖6為本發(fā)明的電池管理方法的示意性流程圖；
[0053]圖7為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中所采用的均衡模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，其主要包括采樣及充電控制模塊、放電控制模塊兩部分。在本實(shí)施例中為了更好地對(duì)電池充放電進(jìn)行均衡還添加了均衡模塊。三個(gè)模塊以電路板的形式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)各連接端腳與電池組連接。本發(fā)明的管理系統(tǒng)在使用時(shí)需要首先將電池組的各個(gè)節(jié)點(diǎn)用導(dǎo)線依次與電池管理系統(tǒng)的各個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行連接，將電池組的放電正負(fù)極用可適應(yīng)最大電池組充放電電流的導(dǎo)線與電池管理系統(tǒng)的功率節(jié)點(diǎn)連接，將電池組的功率輸出節(jié)點(diǎn)與需要電池組進(jìn)行供電的負(fù)載或者充電器連接。充電時(shí)將電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)的CAN總線連接，并將功率線連接。
[0055]圖3示出了采樣及充電控制模塊中的采樣芯片進(jìn)行采樣的示意圖。在本實(shí)施例中通過(guò)兩片級(jí)聯(lián)的LTC6803芯片進(jìn)行電壓采樣，M⑶從LTC6803芯片獲取所有電池單體的當(dāng)前電壓。電池組中每節(jié)電池兩端都設(shè)置有連接點(diǎn)，這些連接點(diǎn)作為電池組的節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)與LTC6803芯片的采樣點(diǎn)相連，MCU通過(guò)SPI總線通信對(duì)LTC6803進(jìn)行控制并讀取各個(gè)電池單體的電壓。MCU可以通過(guò)所獲取的電池單體電壓，控制均衡模塊對(duì)電池組進(jìn)行均衡。
[0056]圖4示出了對(duì)電池組進(jìn)行放電時(shí)，對(duì)電池組進(jìn)行電流測(cè)量的過(guò)程。檢流電阻和LTC6101轉(zhuǎn)換芯片接入到電池組的充放電回路中。檢流電阻串聯(lián)連接在電池組的正極處，LTC6101與檢流電阻并聯(lián)在電池組輸出回路正極進(jìn)行電流采樣，以避免干擾。在電池組進(jìn)行放電時(shí)，由MCU從LTC6101獲取當(dāng)前電池組的輸出電流，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中。這種檢流方式可以避免檢流過(guò)程中在電池地和負(fù)載地之間產(chǎn)生電位差，使電池管理系統(tǒng)在對(duì)外通信時(shí)的穩(wěn)定性更高。
[0057]相比之下，圖1中的現(xiàn)有方案會(huì)在負(fù)載地和電池地之間產(chǎn)生電位差，使電池管理系統(tǒng)在通信時(shí)可靠性下降。
[0058]圖5示出了在對(duì)電池組進(jìn)行充電時(shí)，對(duì)電池組所流過(guò)的充電電流的檢測(cè)方法。如圖所示，在對(duì)電池組進(jìn)行充電時(shí)，MCU通過(guò)CAN總線與充電器通信，控制充電器的當(dāng)前充電電流/電壓。充電機(jī)使用可通信控制的開關(guān)電源。充電機(jī)中包含電流測(cè)量芯片或檢流電阻，由充電機(jī)對(duì)充電電流進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明主要適用于采用大電流進(jìn)行充電的情況，因?yàn)槌潆婋娏鬟^(guò)大，且同時(shí)受可用空間及散熱條件限制，現(xiàn)有的方式已經(jīng)難以適應(yīng)。而本發(fā)明巧妙的實(shí)現(xiàn)了充電過(guò)程和放電過(guò)程電流檢測(cè)的分離，并且在充電時(shí)將開關(guān)控制與充電電流檢測(cè)功能由充電機(jī)完成，同時(shí)由電池管理系統(tǒng)通信控制?？梢赃m應(yīng)充放電電流差異較大的情況。
[0059]現(xiàn)有方案的充電開關(guān)控制與充電電流檢測(cè)都由電池管理系統(tǒng)完成，并且充電機(jī)采用恒壓源或限壓限流電源，不能由電池管理系統(tǒng)控制充電電壓電流，本方案中的BMS通過(guò)通信控制充電電機(jī)的電壓電流輸出。
[0060]M⑶基于從充電機(jī)獲得的充電電流信息以及LTC6101獲得的放電電流信息，可以對(duì)電池組容量進(jìn)行計(jì)算。圖6中清晰地表示出了如何對(duì)
[0061]本發(fā)明通過(guò)電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)通信取得充電電流，在充電時(shí)計(jì)算充電電流與時(shí)間的積分，放電時(shí)計(jì)算放電電流與時(shí)間的積分，得出實(shí)際電池內(nèi)的電荷存量，不受電池容量變化的影響，計(jì)算過(guò)程的初值在電池組出廠時(shí)由廠家設(shè)置好即可。
[0062 ]此外，本發(fā)明還可以通過(guò)M⑶基于電池的當(dāng)前充電狀況，對(duì)充電器的充電電流進(jìn)行控制。目前的充電器均不對(duì)充電電壓電流進(jìn)行控制。
[0063]本方案發(fā)明對(duì)充電電流的控制方式如下:完整的充電流程由三個(gè)階段組成，恒流、恒功率、恒壓階段。在電池電壓較低時(shí)進(jìn)入恒流階段快速充入電荷，在電池電壓升高后進(jìn)入恒功率階段逐漸減小電流，使電荷更有效的充入電池，在電池電壓接近電壓限值時(shí)進(jìn)入恒壓階段，電流進(jìn)一步減小，使電量盡量“壓實(shí)”。
[0064]本發(fā)明還對(duì)三個(gè)階段的充電時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。具體而言，通過(guò)M⑶實(shí)時(shí)計(jì)算的結(jié)果可以得知實(shí)際電池容量與預(yù)設(shè)值之間衰減幅度，根據(jù)衰減幅度不同，充電過(guò)程中恒流充電的時(shí)間要逐漸減少，相對(duì)的增加恒壓階段的時(shí)間，以確保充入更多的電量。
[0065]在充電管理過(guò)程中，MCT將充放電過(guò)程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在EEPROM中，用于之后的計(jì)算。即，本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)對(duì)充放電歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。由于本發(fā)明的電量計(jì)算流程需要持續(xù)進(jìn)行才能保證其準(zhǔn)確性，其初始計(jì)算的初值可以在出廠時(shí)指定，但之后再次開始計(jì)算時(shí)的初值就必須依靠之前計(jì)算時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)才有可行性。
[0066]本發(fā)明的MCU通過(guò)電壓采樣以及放電檢流過(guò)程中獲取的數(shù)據(jù)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候控制MOSFET進(jìn)行放電保護(hù)動(dòng)作。而現(xiàn)有技術(shù)中的放電保護(hù)參數(shù)基本都是以截止電壓為準(zhǔn)的固定值，無(wú)法針對(duì)不同情況做出調(diào)整。由于本發(fā)明可以得知電池組實(shí)際的剩余電量，當(dāng)出現(xiàn)短時(shí)大電流放電，低溫放電等情況時(shí)可以調(diào)整保護(hù)電壓降低，以放出更多的電量。而當(dāng)電池健康狀況降低或放電溫度較高時(shí)則提高保護(hù)電壓值以保護(hù)電池壽命。
[0067]圖7示出了均衡模塊的電路示意圖。均衡模塊包括:均衡電源模塊、均衡總線、均衡電阻、繼電器組、保護(hù)電路。電池組的總正、負(fù)極分別連接到均衡電源模塊的兩個(gè)輸入端;均衡總線包括第一均衡總線和第二均衡總線;繼電器組包括節(jié)點(diǎn)繼電器7、8、9、10和奇偶繼電器13，電池組中每節(jié)電池1、2、3、4的兩端各連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器，任意相鄰的兩節(jié)電池之間共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器，奇數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第一均衡總線，偶數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第二均衡總線。
[0068]奇偶繼電器的兩個(gè)固定端分別連接至均衡電源的正極和負(fù)極，奇偶繼電器的活動(dòng)端可以與端子A側(cè)的兩個(gè)接線端搭接，也可以與端子B側(cè)的兩個(gè)接線端搭接。當(dāng)奇偶繼電器的活動(dòng)端與端子A側(cè)的兩個(gè)接線端搭接時(shí)，第一均衡總線11連接至均衡電源的負(fù)極，第二均衡總線12連接至均衡電源的正極;反之，當(dāng)奇偶繼電器的活動(dòng)端與端子B側(cè)的兩個(gè)接線端搭接時(shí)，第一均衡總線11連接至均衡電源的正極，第二均衡總線12連接至均衡電源的負(fù)極。
[0069]這里所提到的均衡電源模塊主要用于連接至電池組的正負(fù)極，并對(duì)電池組的輸出進(jìn)行穩(wěn)壓、控制等處理。均衡電源與電池組正極之間通過(guò)充電均衡開關(guān)6相連接，并且充電均衡開關(guān)受保護(hù)電路的反饋控制。
[0070]第一均衡總線11和第二均衡總線12之間還連接有放電電阻和放電控制開關(guān)5，用于在對(duì)電池組充電時(shí)，對(duì)最差的電池單體(或者可以說(shuō)是充電電壓迅速上升的電池單體)進(jìn)行放電。
[0071 ]電池1、2、3、4中任意相鄰的兩節(jié)電池之間連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器(電池最前端和最后端也可以具有節(jié)點(diǎn)繼電器)，奇數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第一根均衡總線，偶數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第二根均衡總線。相鄰的節(jié)點(diǎn)繼電器吸合后會(huì)將相應(yīng)電池接入奇偶繼電器兩端。電池均衡設(shè)備的控制器能夠根據(jù)當(dāng)前吸合的節(jié)點(diǎn)繼電器編號(hào)驅(qū)動(dòng)奇偶繼電器，以選擇吸合方向，確保均衡總線上的正負(fù)極不會(huì)與均衡電源的正負(fù)極不匹配。
[0072]雖然上面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行了詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的示意性實(shí)現(xiàn)方式的解釋，并非對(duì)本發(fā)明包含范圍的限定。實(shí)施例中的細(xì)節(jié)并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案的等效變換、簡(jiǎn)單替換等顯而易見(jiàn)的改變，均落在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于電動(dòng)自行車電池組的電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于對(duì)電池組和對(duì)該電池組充電的充電機(jī)進(jìn)行管理，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)包括:采樣及充電控制模塊、放電控制模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣及充電控制模塊包括電壓采樣芯片、MCU、存儲(chǔ)模塊、充電電流檢測(cè)模塊、充電電流控制模塊， 所述電壓采樣芯片分別與被管理的電池組中的各個(gè)電池節(jié)點(diǎn)相連，用于測(cè)量每節(jié)電池兩端的電壓； 所述MCU分別與所述電壓采樣芯片、存儲(chǔ)模塊、充電電流檢測(cè)模塊以及所述充電電流控制模塊相連，用于分別對(duì)各模塊進(jìn)行控制； 所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述電池組的充放電信息； 所述充電電流檢測(cè)模塊安裝在所述充電機(jī)的充電回路中，用于實(shí)時(shí)測(cè)量充電電流，并且將所述充電電流值發(fā)送給所述MCU和所述存儲(chǔ)模塊； 所述充電電流控制模塊用于對(duì)所述充電機(jī)的充電電流進(jìn)行控制。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述放電控制模塊包括檢流電阻和檢流芯片，所述檢流電阻串聯(lián)連接在所述電池組的正極，所述檢流芯片與所述檢流電阻并聯(lián)，用于在所述電池組進(jìn)行放電時(shí)測(cè)量流過(guò)所述檢流電阻的電流。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU控制所述充電機(jī)以使所述充電機(jī)的充電過(guò)程分成三個(gè)模式:恒流模式、恒功率模式和恒壓模式，如果所述電池組的總電壓低于第一預(yù)定下限，則所述充電機(jī)以恒流模式對(duì)所述電池組充電；如果所述電池組的電壓高于第一預(yù)定上限，則所述充電機(jī)以恒功率模式進(jìn)行充電，減小充電電流;并且當(dāng)所述電池組的電壓高于第二預(yù)定上限時(shí)，所述充電機(jī)以恒壓模式進(jìn)行充電。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)有所述電池組的預(yù)設(shè)容量，所述MCU基于所述電池組的實(shí)際電池容量相對(duì)于所述預(yù)設(shè)容量之間的衰減幅度控制所述充電機(jī)在不同充電模式之間切換。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)還包括均衡模塊，所述均衡模塊包括:均衡電源模塊、均衡總線、均衡電阻、繼電器組、保護(hù)電路。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣芯片為L(zhǎng)T6803，所述檢流芯片為L(zhǎng)T6101。8.一種電池充放電管理方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: (1)讀取當(dāng)前電池組電量信息； (2)判斷電池組是否處于充電狀態(tài)或放電狀態(tài)； (3)如果所述電池組處于充電狀態(tài)，則從充電機(jī)讀取充電電流； (4)計(jì)算充電電流隨時(shí)間的積分； (5)將充電電流的積分量與所讀取的電池組電量信息進(jìn)行加和，作為電池組當(dāng)前電量； (6)如果所述電池組處于放電狀態(tài)，則從所述電池組的放電回路讀取放電電流； (7)計(jì)算放電電流隨時(shí)間的積分； (8)將放電電流的積分量與所讀取的電池組電量信息進(jìn)行減差，作為電池組當(dāng)前電量。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池充放電管理方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟: (9)讀取電池組的溫度信息； (10)將所述溫度信息與預(yù)定閾值進(jìn)行比較； (11)如果所述電池組的溫度高于溫度上限閾值，基于所述溫度信息計(jì)算需減小充電電流的幅度，并控制所述充電機(jī)相應(yīng)減小充電電流； (12)如果所述電池組的溫度低于下限閾值，控制所述充電機(jī)以脈沖電流或小電流進(jìn)行充電。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK105871021SQ201610321570
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】施亮, 井鐵軍, 張暉
【申請(qǐng)人】北京小飛快充網(wǎng)絡(luò)科技有限公司