蓄電池組電壓均衡管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于蓄電池組技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄電池組電壓均衡管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池組的出現(xiàn)為電能利用打開了新局面，擺脫了電力設(shè)備固定的限制，使用起來極為方便。但是需要較大電能的用電設(shè)備往往需要蓄電池組才能滿足需求。在使用過程中，蓄電池組中單節(jié)電池存在均衡性的問題，主要原因在于單節(jié)電池間的不一致性。實(shí)現(xiàn)對(duì)串聯(lián)蓄電池組的各單體電池進(jìn)行均充，目前主要有以下幾種方法:
1、在電池組的各單體電池上附加一個(gè)并聯(lián)均衡電路，以達(dá)到分流的作用。在這種模式下，當(dāng)某個(gè)電池首先達(dá)到滿充時(shí)，均衡裝置能阻止其過充并將多余的能量轉(zhuǎn)化成熱能，繼續(xù)對(duì)未充滿的電池充電。該方法簡(jiǎn)單，但會(huì)帶來能量的損耗，不適合快充系統(tǒng)。
[0003]2、在充電前對(duì)每個(gè)單體逐一通過同一負(fù)載放電至同一水平，然后再進(jìn)行恒流充電，以此保證各個(gè)單體之間較為準(zhǔn)確的均衡狀態(tài)。但對(duì)蓄電池組，由于個(gè)體間的物理差異，各單體深度放電后難以達(dá)到完全一致的理想效果。即使放電后達(dá)到同一效果，在充電過程中也會(huì)出現(xiàn)新的不均衡現(xiàn)象。
[0004]3、定時(shí)、定序、單獨(dú)對(duì)蓄電池組中的單體蓄電池進(jìn)行檢測(cè)及均勻充電。在對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電時(shí)，能保證蓄電池組中的每一個(gè)蓄電池不會(huì)發(fā)生過充電或過放電的情況，因而就保證了蓄電池組中的每個(gè)蓄電池均處于正常的工作狀態(tài)。
[0005]4、運(yùn)用分時(shí)原理，通過開關(guān)組件的控制和切換，使額外的電流流入電壓相對(duì)較低的電池中以達(dá)到均衡充電的目的。該方法效率比較高，但控制比較復(fù)雜。
5、以各電池的電壓參數(shù)為均衡對(duì)象，使各電池的電壓恢復(fù)一致。如圖2所示，均衡充電時(shí)，電容通過控制開關(guān)交替地與相鄰的兩個(gè)電池連接，接受高電壓電池的充電，再向低電壓電池放電，直到兩電池的電壓趨于一致。該種均衡方法較好的解決了電池組電壓不均衡的問題，但該方法主要用在電池?cái)?shù)量較少的場(chǎng)合。
[0006]6、配置蓄電池組充電均衡系統(tǒng)。這一方案有很多均衡方法，但是依然存在問題，如涓流均衡在電池組間差異很大時(shí)會(huì)出現(xiàn)過充，而放電均衡只能在理想狀態(tài)下使用，由于物理差異很難達(dá)到理想均衡，即使達(dá)到理想均衡，又會(huì)在充電過程中達(dá)到新的不均衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種蓄電池組電壓均衡管理系統(tǒng)，簡(jiǎn)單高效地實(shí)現(xiàn)了蓄電池組的均衡，既不會(huì)出現(xiàn)過充、欠充，又避免了充放電過程中產(chǎn)生新的不均衡，延長(zhǎng)了蓄電池組的使用壽命。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
一種蓄電池組電壓均衡管理系統(tǒng)，包括:
充電單元，包括充電模塊，用以給蓄電池組充電；
若干單節(jié)蓄電池電壓均衡單元，包括均衡模塊和通訊模塊，用以對(duì)單節(jié)蓄電池的電壓電流進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)對(duì)單節(jié)蓄電池進(jìn)行充電、放電或暫停工作模式切換；
電壓均衡管理控制單元，包括控制模塊和通迅模塊，用以對(duì)若干單節(jié)蓄電池電壓均衡單元監(jiān)測(cè)到的蓄電池組的單節(jié)蓄電池的電壓電流進(jìn)行分析并判斷蓄電池組的電壓均衡狀態(tài)從而控制單節(jié)蓄電池的充電、放電或暫停模式最終實(shí)現(xiàn)蓄電池組各節(jié)間的電壓均衡。
[0009]進(jìn)一步的，所述電壓均衡管理控制單元對(duì)單節(jié)蓄電池的工作模式控制方法為:電壓高的單節(jié)蓄電池進(jìn)行放電模式，電壓低的單節(jié)蓄電池進(jìn)行充電模式，待蓄電池組各節(jié)間的電壓均衡時(shí)各單節(jié)蓄電池進(jìn)行暫停工作狀態(tài)。
[0010]進(jìn)一步的，所述充電單元還包括通訊模塊且充電模式可調(diào)，所述電壓均衡控制單元根據(jù)蓄電池組各節(jié)間的電壓均衡狀態(tài)控制充電單元的充電模式。
[0011]更進(jìn)一步的，所述充電單元的充電模式根據(jù)蓄電池組的電壓不均衡輕重程度分別采用快速充電、常規(guī)速度充電或脈沖修復(fù)充電模式。
[0012]再進(jìn)一步的，所述充電模式的控制方法為:
a蓄電池組內(nèi)各節(jié)蓄電池中最高電壓值與最低電壓值的離散值〈設(shè)定值A(chǔ)時(shí)采用快速充電模式；
b蓄電池組內(nèi)各節(jié)蓄電池中最高電壓值與最低電壓值的離散值〉設(shè)定值B時(shí)采用脈沖修復(fù)充電模式；
c蓄電池組內(nèi)各節(jié)蓄電池中最高電壓值與最低電壓值的離散值在設(shè)定值A(chǔ)和B之間時(shí)采用常規(guī)充電模式。
[0013]進(jìn)一步的，還包括溫度監(jiān)測(cè)單元用以監(jiān)測(cè)蓄電池組的溫度，所述電壓均衡管理控制單元根據(jù)蓄電池組的溫度是否超過設(shè)定值控制對(duì)蓄電池組繼續(xù)充電與否。
[0014]充電單元、單節(jié)蓄電池電壓均衡單元、溫度監(jiān)測(cè)單元與電壓均衡管理控制單元之間的通訊采用有線或無線的方式。
[0015]本發(fā)明的有益效果有以下幾點(diǎn):
1、通過對(duì)蓄電池組充電時(shí)單節(jié)蓄電池的均衡管理控制，采用充\放電均衡方法，使蓄電池組各單節(jié)蓄電池在工作狀態(tài)及充電時(shí)均保持均衡，既避免了過充、欠充，又避免在充電過程中產(chǎn)生新的不均衡，延長(zhǎng)了使用壽命；
2、通過對(duì)蓄電池組充電單元充電模式的控制，根據(jù)蓄電池組的電壓均衡情況采用不同的充電模式，進(jìn)一步延長(zhǎng)了使用壽命。
[0016]3、通過對(duì)蓄電池組充電單元的控制，根據(jù)蓄電池組的溫度情況控制對(duì)蓄電池組繼續(xù)充電與否，有效保護(hù)了蓄電池組，避免過度充電對(duì)其造成損害。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；
圖2-3是本發(fā)明的電路圖；
圖4是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
本實(shí)施例為由四節(jié)蓄電池組成的48V的蓄電池組的電壓均衡管理系統(tǒng)。
[0019]如圖1所示的蓄電池組電壓均衡管理系統(tǒng)，包括:
充電單元，包括充電模塊和通訊模塊，用以給蓄電池組充電；
4個(gè)單節(jié)蓄電池電壓均衡單元，包括均衡模塊和通訊模塊，用以對(duì)單節(jié)蓄電池的電壓電流進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)對(duì)單節(jié)蓄電池進(jìn)行充電、放電或暫停工作模式切換；
溫度監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)蓄電池組的溫度；
電壓均衡管理控制單元，包括控制模塊和通迅模塊，用以對(duì)若干單節(jié)蓄電池電壓均衡單元監(jiān)測(cè)到的蓄電池組的單節(jié)蓄電池的電壓電流進(jìn)行分析并判斷蓄電池組的電壓均衡狀態(tài)從而控制單節(jié)蓄電池的充電、放電或暫停模式最終實(shí)現(xiàn)蓄電池組各節(jié)間的電壓均衡。
[0020]電壓均衡管理控制單元對(duì)單節(jié)蓄電池的工作模式控制方法為:電壓高的單節(jié)蓄電池進(jìn)行放電模式，電壓低的單節(jié)蓄電池進(jìn)行充電模式，待蓄電池組各節(jié)間的電壓均衡時(shí)各單節(jié)蓄電池進(jìn)行暫停工作狀態(tài)。
[0021]電壓均衡控制單元根據(jù)蓄電池組各節(jié)間的電壓均衡狀態(tài)控制充電單元的充電模式，具體方法為:
O如果蓄電池組各節(jié)間的電壓均衡，則采用慢慢加大電流的充電模式；
2)如果蓄電池組各節(jié)間的電壓不均衡，則分析蓄電池組的電壓不均衡程度，如果蓄電池組內(nèi)各節(jié)蓄電池中最高電壓值與最低電壓值的離散〈0.16V時(shí)采用快速充電模式；如果蓄電池組內(nèi)各節(jié)蓄電池中最高電壓值與最低電壓值的離散>0.25V時(shí)采用脈沖修復(fù)充電模式；如果蓄電池組內(nèi)各節(jié)蓄電池中最高電壓值與最低電壓值的離散在0.16V和0.25V之間時(shí)采用常規(guī)充電模式。
[0022]電壓均衡控制單元根據(jù)蓄電池組的溫度是否超過設(shè)定值控制對(duì)蓄電池組繼續(xù)充電與否。
[0023]充電單元、單節(jié)蓄電池電壓均衡單元、溫度監(jiān)測(cè)單元與電壓均衡管理控制單元之間的通訊采用有線或無線的方式。
[0024]圖2-3為單個(gè)單節(jié)蓄電池電壓均衡單元的電路圖。
[0025]圖2中的A區(qū)塊為該單元充電功能的開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)部分。驅(qū)動(dòng)芯片為TL3844，7腳、5腳為該芯片的電源輸入腳；2腳為其內(nèi)部運(yùn)算放大器的輸入腳，該電路未使用，將該腳接地；1腳為內(nèi)部運(yùn)算放大器輸出腳，其電壓高低決定著其6腳輸出脈沖占空比的大小，將該腳接在光耦的光敏三極管的集電極，通過C區(qū)塊輸入光耦的輸入二極管電流的大小來改變光耦光敏三極管的導(dǎo)通電流，從而改變TL3844第6腳輸出脈寬的大小，以達(dá)到控制該單元充電電壓和電流的大小。3腳為Q2的導(dǎo)通電流采樣腳，通過R20和R14將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)C5濾波后送至3腳，當(dāng)Q2在任何一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通電流過大時(shí)，3腳上的信號(hào)電壓就會(huì)超過其內(nèi)部限制電壓(通常為IV)，其內(nèi)部電路就會(huì)關(guān)斷6腳脈沖輸出，從而保護(hù)了 Q2。4腳為其內(nèi)部定時(shí)器外