一種電池組控制單元、控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于電池控制系統(tǒng)領(lǐng)域，提供了一種電池組控制單元、控制系統(tǒng)及控制方法，該電池組控制單元包括單體電池，還包括：連接所述單體電池的旁路開關(guān)器件，連接所述旁路開關(guān)器件的放電電阻，所述旁路開關(guān)器件和所述放電電阻，構(gòu)成并聯(lián)于所述單體電池的旁路；并聯(lián)于所述旁路，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電的電池保護芯片；并聯(lián)于所述放電電阻，根據(jù)所述放電電阻的電壓，輸出電流調(diào)低信號的光耦器件。本發(fā)明消除了電池組中各個單體電池之間電壓的差異，從而在電池組正常使用的情況下，既可以提高保持單體電池電壓一致的可靠性，也可以保證每個單體電池的電量達到滿充容量。
【專利說明】
一種電池組控制單元、控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明屬于電池控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池組控制單元、控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可將多個單體電池串聯(lián)組合成電池組，為相關(guān)產(chǎn)品進行供電，然而當(dāng)單體電池成組使用時，由于各單體電池存在差異，容易發(fā)生個別單體電池過充與過放現(xiàn)象，從而影響整體電池組正常使用。因此，電池組的電池控制系統(tǒng)中，會通過主動管理、被動管理、能量轉(zhuǎn)移型、能量消耗型等各種方法，保持電池組中各單體電池的電能儲量趨向一致。
[0003]然而，現(xiàn)有的電池控制系統(tǒng)中，管理各單體電池的電壓，復(fù)雜程度高，難于實現(xiàn)，降低了保持單體電池電壓一致的可靠性，且不能保證每個單體電池的電量達到滿充容量。其原因在于，現(xiàn)有的電池控制系統(tǒng)，通常是通過電容或者電感，將電能儲量高的單體電池的電能轉(zhuǎn)移到電能儲量低的單體電池，然而，電容或者電感會消耗多余的能量，且復(fù)雜程度高，難于實現(xiàn)，可靠性低，不能有效的實現(xiàn)電壓一致性，因此降低了保持單體電池電壓一致的可靠性，且不能保證每個單體電池的電量達到滿充容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種電池組控制單元、控制系統(tǒng)及控制方法，旨在解決現(xiàn)有的電池控制系統(tǒng)中，管理各單體電池的電壓，復(fù)雜程度高，難于實現(xiàn)，降低了保持單體電池電壓一致的可靠性，且不能保證每個單體電池的電量達到滿充容量的問題。
[0005]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種電池組控制單元，包括單體電池，所述電池組控制單元還包括:
[0006]連接所述單體電池的旁路開關(guān)器件，連接所述旁路開關(guān)器件的放電電阻，所述旁路開關(guān)器件和所述放電電阻，構(gòu)成并聯(lián)于所述單體電池的旁路；
[0007]并聯(lián)于所述旁路，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電的電池保護芯片;
[0008]并聯(lián)于所述放電電阻，根據(jù)所述放電電阻的電壓，輸出電流調(diào)低信號的光耦器件。
[0009]本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種電池組控制單元控制系統(tǒng)，包括上述的電池組控制單元，由多個所述電池組控制單元中的單體電池串聯(lián)組成的電池組，所述電池組控制單元控制系統(tǒng)還包括:
[0010]連接所述電池組的充電器；
[0011]連于所述充電器，接收所述電流調(diào)低信號的控制模塊。
[0012]本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種基于電池組控制單元的控制方法，包括:
[0013]所述電池組控制單元中的電池保護芯片，檢測單體電池的電壓，當(dāng)所述單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電；
[0014]所述電池組控制單元中的光耦器件，根據(jù)所述放電電阻的電壓，輸出電流調(diào)低信號;
[0015]所述控制模塊接收所述光耦器件發(fā)送的電流調(diào)低信號，根據(jù)所述電流調(diào)低信號，調(diào)低經(jīng)過所述單體電池的電流。
[0016]在本實施例中，電池組控制單元中的光耦器件，輸出電流調(diào)低信號，進而調(diào)低電流。解決了現(xiàn)有的電池控制系統(tǒng)中，管理各單體電池的電壓，復(fù)雜程度高，難于實現(xiàn)，降低了保持單體電池電壓一致的可靠性，且不能保證每個單體電池的電量達到滿充容量的問題。消除了電池組中各個單體電池之間電壓的差異，從而在電池組正常使用的情況下，既可以提高保持單體電池電壓一致的可靠性，也可以保證每個單體電池的電量達到滿充容量。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖3是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元控制系統(tǒng)的較佳電路圖；
[0020]圖4是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元控制系統(tǒng)的控制方法的實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]實施例一
[0023]參考圖1，圖1是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元的結(jié)構(gòu)框圖，詳述如下:
[0024]一種電池組控制單元，包括單體電池，所述電池組控制單元還包括:
[0025]連接所述單體電池的旁路開關(guān)器件，連接所述旁路開關(guān)器件的放電電阻，所述旁路開關(guān)器件和所述放電電阻，構(gòu)成并聯(lián)于所述單體電池的旁路；
[0026]并聯(lián)于所述旁路，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電的電池保護芯片;
[0027]并聯(lián)于所述放電電阻，根據(jù)所述放電電阻的電壓，輸出電流調(diào)低信號的光耦器件。
[0028]其中，所述放電電阻用于分擔(dān)部分所述單體電池所在電路的電流。
[0029]其中，電流調(diào)低信號為光耦器件產(chǎn)生的電流信號，用于調(diào)低所述單體電池所在電路的電流。
[0030]其中，光耦器件向控制模塊輸出電流調(diào)低信號，以使控制模塊接收到電流調(diào)低信號后，
[0031]進一步地，所述旁路開關(guān)器件為開關(guān)管，所述開關(guān)管包括NMOS管、PMOS管、NPN型三極管以及PNP型三極管中的至少一種。
[0032]進一步地，在所述的電池組控制單元中，所述光耦器件包括發(fā)光二極管、光敏晶體管中的至少一種。
[0033]進一步地，在所述的電池組控制單元中，所述電池保護芯片，檢測單體電池的電壓，當(dāng)所述單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電。
[0034]進一步地，在所述的電池組控制單元中，所述旁路開關(guān)器件的輸入端和所述電池保護芯片的輸入端共接于所述單體電池的正極，所述電池保護芯片的輸出端和所述放電電阻的一端共接于所述單體電池的負極。
[0035]在本實施例中，在所述的電池組控制單元中，增加一個光耦器件，來檢測環(huán)路中是否有旁路電流，以總線形式傳輸給控制模塊，并配合電池保護芯片進行控制電流，既可以保證每個電池單體容量滿充，也可以保證每個電池單體電壓一致。由于每個單體電池中只需要增加一個光耦器件，即可實現(xiàn)對整個環(huán)路的電壓控制與管理，因此成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、穩(wěn)定可靠性高。
[0036]實施例二
[0037]圖2是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，詳述如下:
[0038]一種電池組控制單元控制系統(tǒng)，包括上述的電池組控制單元，由多個所述電池組控制單元中的單體電池串聯(lián)組成的電池組，所述電池組控制單元控制系統(tǒng)還包括:
[0039]連接所述電池組的充電器；
[0040]連于所述充電器，接收所述電流調(diào)低信號的控制模塊。
[0041]參考圖3，圖3是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元控制系統(tǒng)的較佳電路圖，詳述如下:
[0042]其中，單體電池采用ΒΤ1、ΒΤ2、ΒΤη，電池保護芯片采用Ul、U2、Un，旁路開關(guān)器件采用MOS管Ml、M2、Mn，光耦器件采用ISO1、IS02、ISOn，放電電阻采用Rl、R2、Rn。
[0043]工作原理如下:
[0044]電池組串聯(lián)充電時，充電電流為初始值，例如1A，當(dāng)其中一個單體電池例如BT2電壓充電到上限電壓如4.2V，電池保護芯片U2會檢測到電壓，然后開啟管理系統(tǒng)，即打開MOS管M2給電池放電，放電能量通過電阻R2消耗掉。
[0045]單體電池保護單元在放電電阻R2兩端并聯(lián)上光耦器件IS02，當(dāng)R2通過電流時，R2兩端會有電壓產(chǎn)生，電壓會使光耦器件IS02的發(fā)光二極管點亮，光耦器件內(nèi)部的三極管導(dǎo)通，電流調(diào)低信號通過總線形式發(fā)送到控制模塊，控制模塊檢測到有電流調(diào)低信號輸入，即控制充電器降低電流，例如，將電流IA降為0.9A充電。
[0046]由于整體電流下降后，單體電池BT2的電壓也會下降，會低于上限電壓，電池保護芯片檢測到當(dāng)前電壓低于上限電壓時，電池保護芯片會控制管理系統(tǒng)停止，整個電池組會以低于初始值的電流如0.9A的電流繼續(xù)充電，直到電池組中有其它單體電池電壓又高于上限電壓。整個系統(tǒng)重復(fù)上述工作。
[0047]當(dāng)充電器電流降到每個單體電池的旁路電流時，電壓達到上限的單體電池會開啟電池管理系統(tǒng)工作，使得旁路放電電流和充電電流一致，電池電壓將保持在上限電壓，不上升也不下降。沒有達到電壓上限的單體電池會繼續(xù)以初始值的電流充電，直到所有的單體電池均開啟了電池管理系統(tǒng)。當(dāng)所有的單體電池均開啟了電池管理系統(tǒng)，表示每個電池都充到最高電壓，整個環(huán)路中的控制模塊即控制充電器關(guān)閉，結(jié)束充電。
[0048]實施例三
[0049]圖4是本發(fā)明實施例提供的電池組控制單元控制系統(tǒng)的控制方法的實現(xiàn)流程圖，所述控制方法包括:
[0050]S401，所述電池組控制單元中的電池保護芯片，檢測單體電池的電壓，當(dāng)所述單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電；
[0051]S402，所述電池組控制單元中的光耦器件，根據(jù)所述放電電阻的電壓，輸出電流調(diào)低信號；
[0052]S403，所述控制模塊接收所述光耦器件發(fā)送的電流調(diào)低信號，根據(jù)所述電流調(diào)低信號，調(diào)低經(jīng)過所述單體電池的電流。
[0053]其中，所述電池保護芯片每隔預(yù)設(shè)時間，檢測單體電池的電壓，當(dāng)所述單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電。
[0054]其中，所述控制模塊根據(jù)所述電流調(diào)低信號，逐漸調(diào)低經(jīng)過所述單體電池的電流。
[0055]其中，所述控制模塊接收所述電流調(diào)低信號后，根據(jù)所述電流調(diào)低信號和預(yù)設(shè)電流調(diào)低信號的差值，調(diào)節(jié)充電器輸出電流的百分比，逐漸調(diào)低經(jīng)過所述單體電池的電流，以避免電流突變，影響單體電池的壽命。
[0056]通過以上的實施方式的描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件的方式來實現(xiàn)。所述的程序可以存儲于可讀取存儲介質(zhì)中，所述的存儲介質(zhì)，如隨機存儲器、閃存、只讀存儲器、可編程只讀存儲器、電可擦寫可編程存儲器、寄存器等。該存儲介質(zhì)位于存儲器，處理器讀取存儲器中的信息，結(jié)合其硬件執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。
[0057]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種電池組控制單元，包括單體電池，其特征在于，所述電池組控制單元還包括: 連接所述單體電池的旁路開關(guān)器件，連接所述旁路開關(guān)器件的放電電阻，所述旁路開關(guān)器件和所述放電電阻，構(gòu)成并聯(lián)于所述單體電池的旁路； 并聯(lián)于所述旁路，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電的電池保護芯片； 并聯(lián)于所述放電電阻，根據(jù)所述放電電阻的電壓，輸出電流調(diào)低信號的光耦器件。2.如權(quán)利要求1所述的電池組控制單元，其特征在于，所述旁路開關(guān)器件為開關(guān)管，所述開關(guān)管包括NMOS管、PMOS管、NPN型三極管以及PNP型三極管中的至少一種。3.如權(quán)利要求1所述的電池組控制單元，其特征在于，所述光耦器件包括發(fā)光二極管、光敏晶體管中的至少一種。4.如權(quán)利要求1所述的電池組控制單元，其特征在于，所述電池保護芯片，，檢測所述單體電池的電壓，當(dāng)所述單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述芳路放電。5.如權(quán)利要求1所述的電池組控制單元，其特征在于，所述旁路開關(guān)器件的輸入端和所述電池保護芯片的輸入端共接于所述單體電池的正極，所述電池保護芯片的輸出端和所述放電電阻的一端共接于所述單體電池的負極。6.一種電池組控制單元控制系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1至4所述的電池組控制單元，由多個所述電池組控制單元中的單體電池串聯(lián)組成的電池組，其特征在于，所述電池組控制單元控制系統(tǒng)還包括: 連接所述電池組的充電器； 連于所述充電器，接收所述電流調(diào)低信號的控制模塊。7.如權(quán)利要求6所述的電池組控制單元控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊接收所述光耦器件發(fā)送的電流調(diào)低信號，根據(jù)所述電流調(diào)低信號，調(diào)低經(jīng)過所述單體電池的電流。8.一種基于權(quán)利要求6所述的電池組控制單元控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括: 所述電池組控制單元中的電池保護芯片，檢測單體電池的電壓，當(dāng)所述單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述旁路放電； 所述電池組控制單元中的光耦器件，根據(jù)所述放電電阻的電壓，輸出電流調(diào)低信號；所述控制模塊接收所述光耦器件發(fā)送的電流調(diào)低信號，根據(jù)所述電流調(diào)低信號，調(diào)低經(jīng)過所述單體電池的電流。9.如權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述電池保護芯片每隔預(yù)設(shè)時間，檢測所述單體電池的電壓，當(dāng)所述單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，控制所述旁路開關(guān)器件導(dǎo)通，以使所述芳路放電。10.如權(quán)利要求8所述的控制方法，所述控制模塊根據(jù)所述電流調(diào)低信號，逐漸調(diào)低經(jīng)過所述單體電池的電流。
【文檔編號】H02J7/00GK106033905SQ201510126572
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月20日
【發(fā)明人】李莉
【申請人】李莉