電池管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電池管理，特別是對多個電池的管理，是發(fā)揮電池能力和延長使用壽命的重要措施。對于多個電池構(gòu)成的電池組，通常是采用并聯(lián)方式成組，若其中出現(xiàn)參數(shù)不匹配(例如內(nèi)阻)的電池，會對電池組的整體性能造成不良影響，因此選用參數(shù)接近以形成良好的配組是對電池管理必要條件。然而，選擇參數(shù)匹配的電池必然造成成本上升一一相較于無配組要求、隨機(jī)選擇的電池組，形成良好配組的電池組的采購價格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前者。
[0003]另一方面，對于帶有多個電池的電器設(shè)備而言，并聯(lián)式的設(shè)置容易出現(xiàn)安全隱患:若某一個電池故障造成短路，整個電池組將會迅速過熱，進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種無需對可充電電池進(jìn)行參數(shù)配組的電池管理系統(tǒng)和電池管理方法。
[0005]本實用新型解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，電池管理系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0006]至少兩對連接有開關(guān)器件的電池單元接口，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間；
[0007]至少一個電容，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間；
[0008]電流檢測單元，用于檢測負(fù)載電流值；
[0009]時分控制單元，與電流檢測單元連接，還與各開關(guān)器件的控制端連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述時分控制單元具有下述控制方式:依據(jù)檢測到的負(fù)載電流值，對開關(guān)器件進(jìn)行時分控制，使連接到電池單元接口的電池單元分時交替接入供電電路，并依據(jù)負(fù)載電流值調(diào)節(jié)同時接入的電池單元數(shù)量，使各電池單元輸出電流值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0011]每一對電池單元接口都有一個與之并聯(lián)的電容。
[0012]所述電流檢測單元設(shè)置于正性參考點與正性輸出端之間，或者負(fù)性參考點與負(fù)性輸出端之間。
[0013]本實用新型的有益效果是，無需對電池進(jìn)行嚴(yán)格的參數(shù)匹配，采用本實用新型可充分發(fā)揮單個電池的性能，實現(xiàn)良好的整體性能。
[0014]本實用新型可以保持每一個電池單元總是處于理想的工作狀態(tài)，即理想的輸出電流，并且是間歇性的工作，從而充分利用電池的使用壽命。特別的，本實用新型的每一個電池單元都連接有開關(guān)器件，在非工作狀態(tài)時開關(guān)器件保證了每個電池在電路上是相互獨立的，提尚了安全性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的原理示意圖。
[0016]圖2是本實用新型的實施例1的示意圖。
[0017]圖3是本實用新型實施例1的電池輸出示意圖，橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為電流值。a為3個電池單元的時間一一電流示意圖，b為負(fù)載電流的時間一一電流示意圖。
[0018]圖4是對比測試曲線圖。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1。本實用新型的電池管理系統(tǒng)包括下述部分:
[0020]電池單元接口，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間，每一對電池接口通過開關(guān)器件與正性參考點或者負(fù)性參考點連接；所述正性參考點在工作時連接電池的正極，負(fù)性參考點在工作時連接電池的負(fù)極。本實用新型的電池單元接口是指用于連接電池單元的端口，由于電池有正負(fù)兩極，與之連接的端口必然有兩個，本實用新型將連接同一電池組的兩個端口稱為“一對”電池接口。
[0021]電容，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間，其作用是在電池切換時緩存電能，使輸出電流盡量的平滑；
[0022]電流檢測單元，用于檢測各電池單元接口輸出的電流；
[0023]時分控制單元，與電流檢測單元連接，以接收檢測到的電流值(數(shù)字信號或者模擬信號)，還與各開關(guān)器件的控制端連接，用于控制各開關(guān)器件的閉合或者斷開。
[0024]其中，電流檢測單元的檢測點可設(shè)置在工作環(huán)境中與電池組整體輸出電流相關(guān)的任意位置，只要能夠從檢測點檢測或者推算出整體輸出電流值即可，例如圖1所示的在整個電路的輸出端口，或者是，在每個電池單元都分別設(shè)置有電流檢測模塊，將結(jié)果匯集到時分控制單元。
[0025]時分控制單元具有下述控制方式:依據(jù)檢測到的輸出電流值，對開關(guān)器件進(jìn)行時分控制，使連接到電池單元接口的電池單元分時循環(huán)接入供電電路，進(jìn)而使各電池單元輸出電流值的總和處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0026]圖3以3個電池(Al?A3)構(gòu)成的電池組為例進(jìn)行說明，單個電池的輸出電流通過開關(guān)器件的控制表現(xiàn)為方波，3個電池按時間分別接入和斷開，雖然單個電池輸出為方波，疊加后整體上依然表現(xiàn)為直線，切換間隙形成的波谷在電容的作用下變得可以忽略。在電池數(shù)量為數(shù)十個甚至更多，并且切換頻率很高的情況下，整體輸出曲線將是幾乎完全平滑的一條直線。本實用新型稱這樣的控制方式為時分控制，控制各個電池按照時域分布分別接入和斷開。
[0027]在電池單元數(shù)量足夠多的時候，時分控制單元依據(jù)檢測到的輸出電流值，對開關(guān)器件進(jìn)行時分控制，使連接到電池單元接口的電池單元分時循環(huán)接入供電電路，進(jìn)而使各電池單元輸出電流值的總和處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。例如，在20個電池構(gòu)成的電池組中，初始狀態(tài)所有電池全部接入，若檢測單元反饋電流值相較于預(yù)設(shè)值過大，控制單元迅速切換到時分供電方式，以一個預(yù)設(shè)數(shù)值(例如5個)作為同時接入的電池數(shù)量，20個電池分為5組(4X5)，分別為Al?A4，B1?B4，C1?C4，D1?D4，E1?E4。時域上，一個周期分為5個時間單元，第一個時間單元接入A1、B1、C1、D1、E1，第二個時間單元接入A2、B2、C2、D2、E2，以此類推到第五個時間單元。一個周期的時間可以非常短，例如0.ls，各組電池按照時域分布順次接入和斷開，形成時分循環(huán)接入。在工作過程中，時分控制單元實時監(jiān)測電流狀況，依據(jù)電流大小增加或者減少同時接入的電池數(shù)量。
[0028]圖2是實施例1的電路圖，每一個電池單元都配備了一個與之并聯(lián)的電容。
[0029]參見圖4。
[0030]曲線I為單體電池充放電測試曲線，采用新威電池檢測系統(tǒng)CT-3008-5V3A-ST，電池單體為福斯特18650。
[0031]曲線2為1/24電池組充放電測試曲線。24個單體電池采用本實用新型組成電池組，以新威電池檢測系統(tǒng)CT-4008-5V50A-NTA測試，單體電池為福斯特18650電池，且與曲線I測試的單體電池為同一批次，曲線2表示24個電池形成的電池組的1/24。
[0032]由測試曲線可知，在充放電120次時，單體電池的充放比降低至60% (由2000毫安時降低到約1200毫安時)，而采用本實用新型技術(shù)的電池組，充放比高達(dá)96%.。
[0033]本實施例可以用分離的邏輯門器件實現(xiàn)，也可以用集成電路的方式實現(xiàn)，說明書已經(jīng)清楚的說明了本實用新型的必要技術(shù)內(nèi)容，普通技術(shù)人員能夠依據(jù)說明書實施，故不再贅述更具體的技術(shù)細(xì)節(jié)。
【主權(quán)項】
1.電池管理系統(tǒng)，其特征在于，包括: 至少兩對連接有開關(guān)器件的電池單元接口，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間； 至少一個電容，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間； 電流檢測單元，用于檢測負(fù)載電流值； 時分控制單元，與電流檢測單元連接，還與各開關(guān)器件的控制端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述時分控制單元具有下述控制方式:依據(jù)檢測到的負(fù)載電流值，對開關(guān)器件進(jìn)行時分控制，使連接到電池單元接口的電池單元分時交替接入供電電路，并依據(jù)負(fù)載電流值調(diào)節(jié)同時接入的電池單元數(shù)量，使各電池單元輸出電流值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，每一對電池單元接口都有一個與之并聯(lián)的電容。
4.如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電流檢測單元設(shè)置于正性參考點與正性輸出端之間，或者負(fù)性參考點與負(fù)性輸出端之間。
【專利摘要】電池管理系統(tǒng)，涉及電子技術(shù)。本實用新型包括：至少兩對連接有開關(guān)器件的電池單元接口，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間；至少一個電容，設(shè)置于正性參考點和負(fù)性參考點之間；電流檢測單元，用于檢測負(fù)載電流值；時分控制單元，與電流檢測單元連接，還與各開關(guān)器件的控制端連接。本實用新型可以保持每一個電池單元總是處于理想的工作狀態(tài)，即理想的輸出電流，并且是間歇性的工作，從而充分利用電池的使用壽命。特別的，本實用新型的每一個電池單元都連接有開關(guān)器件，在非工作狀態(tài)時開關(guān)器件保證了每個電池在電路上是相互獨立的，提高了安全性。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN204559148
【申請?zhí)枴緾N201520110492
【發(fā)明人】鐘東龍, 張沛
【申請人】四川力墾鋰動力科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年2月15日