專利名稱：基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池組充電控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線通訊的電池組管理 系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池組應(yīng)用越來越廣泛，電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、大型能量存儲(chǔ)系統(tǒng)等給人 類社會(huì)帶來了巨大的變化。而電池組管理系統(tǒng)以及充電裝置是影響鋰離子電池組廣泛應(yīng)用 的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的電池組管理系統(tǒng)與充電裝置連接復(fù)雜，充電方式不智能，電池 組的使用壽命將大大少于單體電池的使用壽命。而采用了智能充電的系統(tǒng)中，又存在著接 線復(fù)雜的問題，如中國專利ZL200710041016. 7公開了一種提高電池組循環(huán)壽命的充電裝 置以及充電方法，該方法在充電過程中，電池組內(nèi)部管理系統(tǒng)輸出充電電流值，電壓和判斷 電池組狀態(tài)，輸出電控制信號進(jìn)行恒六充電?？梢杂行岣唠姵亟M的循環(huán)壽命，但也存在著 電池組管理系統(tǒng)與充電器之間的連接線太多，增加了接插件的成本和復(fù)雜度，影響了市場 推廣。目前常用的電池組管理系統(tǒng)一般采用CAN或其它有線的通訊方式，尤其是當(dāng)多個(gè)電 池組及其管理系統(tǒng)串并聯(lián)組合的時(shí)候，存在著連線復(fù)雜以及接插件多的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制 方法，該方法通過無線通訊的方式，能夠減少電池組及外部裝置之間的連接線，減小系統(tǒng)成 本，以及提高電池組運(yùn)行過程中的安全性，延長電池組的使用壽命。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)，包 含電壓檢測電路、溫度檢測電路、電流檢測電路、均衡電路、充放電開關(guān)、AD轉(zhuǎn)換電路、微控 制器、無線通訊電路和外部裝置。其中均衡電路與串聯(lián)電池組相連，電壓檢測電路與串聯(lián)電 池組相連，電流檢測電路串接在電池組的充放電回路上，電壓檢測電路、電流檢測電路和溫 度檢測電路與AD轉(zhuǎn)換電路相連，AD轉(zhuǎn)換電路、充放電開關(guān)、無線通訊電路和均衡電路與電 池組系統(tǒng)微控制器相連。其控制方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)電池組系統(tǒng)上電后自動(dòng)檢測電池組狀態(tài)以及管理系統(tǒng)的功能；(2)自檢正常后打開放電控制開關(guān)和定時(shí)器，自檢如不正常則保持關(guān)閉充放電控 制開關(guān)，進(jìn)入故障模式；(3)尋找無線通訊網(wǎng)絡(luò)，與外部裝置建立無線通訊網(wǎng)絡(luò)；(4)如外部裝置為總體管理裝置，則發(fā)送電池組信息給總體管理裝置，如外部裝置 為充電裝置，則進(jìn)入充電模式，打開充電開關(guān)并發(fā)送電池組最大可充電電流和最大可充電 電壓給充電裝置；(5)正常工作過程中，如發(fā)生故障，則關(guān)閉充放電控制開關(guān)，進(jìn)入故障模式。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明解決了采用傳統(tǒng)電池組管理系統(tǒng)與外部裝置之間復(fù) 雜線路連接問題，尤其在充電過程中，通過無線傳輸電池組最大可充電電流和最大可充電電壓，實(shí)現(xiàn)了電池組的智能充電，有效避免了電池組過充電，延長了電池組的使用壽命，而 且沒有多余的線路連接，只需要傳統(tǒng)的2芯接口就能完成，大幅減小了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。本發(fā)明采用的基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其工作方法，實(shí)現(xiàn)了電池組管理 系統(tǒng)與外部充電裝置之間的無線通訊，大幅提高了電池組充電過程中的安全性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1是基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是電池組系統(tǒng)微控制器程序流程3是充電模式微控制器程序流程1中，1、串聯(lián)電池組，2、均衡電路，3、電壓檢測電路，4、電流檢測電路，5、溫度檢 測電路，6、AD轉(zhuǎn)換電路，7、電池組系統(tǒng)微控制器，8、充放電開關(guān)，9、無線通訊電路，10、外部
直ο
具體實(shí)施例方式圖1是基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法結(jié)構(gòu)示意圖，由電壓檢測電 路3、溫度檢測電路5、均衡電路2、AD轉(zhuǎn)換電路6、電池組系統(tǒng)微控制器7和無線通訊電路 9組成。其中均衡電路2與串聯(lián)電池組1相連，電壓檢測電路3與串聯(lián)電池組1相連，電壓 檢測電路3、電流檢測電路4和溫度檢測電路5與AD轉(zhuǎn)換電路6相連，AD轉(zhuǎn)換電路6、無線 通訊電路9和均衡電路2與電池組系統(tǒng)微控制器7相連。上述的電池組系統(tǒng)微控制器7用 來控制AD轉(zhuǎn)換電路6采集電池組的溫度、電流和電壓信息，并控制均衡電路2，用于實(shí)現(xiàn)電 池組各單體電池的均衡，同時(shí)控制充放電開關(guān)8，從而保護(hù)電池組的過充電、過放電和過電 流行為。上述的無線通訊電路9由ZIGBEE無線通訊控制器組成，用來傳輸電池組信息和控 制信號，無線通訊電路9與電池組系統(tǒng)微控制器連接.。當(dāng)連接外部裝置10為總體控制裝置時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池組及其管理系統(tǒng)串聯(lián)的 方式，各電池組管理系統(tǒng)與總體控制裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)通訊，串聯(lián)電池組1由12節(jié)標(biāo)稱 3. 2V10Ah的磷酸鐵鋰電池串聯(lián)而成，均衡電路2采用電阻放電的方式，電阻為1W33歐姆的 大功率電阻。電壓檢測電路3采用電流源方式采樣電路，為運(yùn)放和三極管組成的電路。溫 度檢測電路5由溫度傳感器和處理電路組成，溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，阻值為 10kQ。AD轉(zhuǎn)換電路6集成于電池組系統(tǒng)微控制器7里，為12位的采樣精度。由于系統(tǒng)采 用了多個(gè)電池組及其管理系統(tǒng)串聯(lián)的方式，因此電流檢測電路4放置于總體管理裝置中， 充放電開關(guān)8也整體采用1套，為兩個(gè)高壓接觸器。電池組系統(tǒng)微控制器7采用了 TI公司 的CC2430芯片，無線通訊電路采用了 ZIGBEE的無線傳輸技術(shù)，集成于CC2430單片機(jī)中。當(dāng)外部裝置10為充電裝置，串聯(lián)電池組1由12節(jié)標(biāo)稱3. 2V10Ah的磷酸鐵鋰電池 串聯(lián)而成，最大可充電電流為2A，最大充電電壓為43. 8V。均衡電路2采用電阻放電的方式， 電阻為1W33歐姆的大功率電阻。電壓檢測電路3采樣電流源方式采樣電路，為運(yùn)放和三極 管組成的電路。電流檢測電路4為電流傳感器和處理電路組成，電流傳感器為5W7.5Q的 大功率電阻。溫度檢測電路5由溫度傳感器和處理電路組成，溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，阻值為IOkQ。AD轉(zhuǎn)換電路6集成于電池組系統(tǒng)微控制器7里，為12位的采樣精 度。充放電開關(guān)8由充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)組成，都是MOSFET管，放電控制開關(guān)為 IRF3205，充電控制開關(guān)為NK2300A。電池組系統(tǒng)微控制器7采用了 TI公司的CC2430芯片， 無線通訊電路采用了 ZIGBEE的無線傳輸技術(shù)，集成于CC2430單片機(jī)中。
權(quán)利要求
基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法，由電壓檢測電路[3]、溫度檢測電路[5]、均衡電路[2]、AD轉(zhuǎn)換電路[6]、電池組系統(tǒng)微控制器[7]和無線通訊電路[9]組成。其特征在于，所述的均衡電路[2]與串聯(lián)電池組[1]相連；所述的電壓檢測電路[3]與串聯(lián)電池組[1]相連；所述的電壓檢測電路[3]、所述的電流檢測電路[4]和溫度檢測電路[5]與ADAD轉(zhuǎn)換電路[6]、均衡電路[2]相連；所述的無線通訊電路[9]和充放電開關(guān)[8]與電池組系統(tǒng)微控制器[7]相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法，其特征在 于，通訊方式為無線通訊，無線通訊電路與單片機(jī)相連，或無線通訊電路集成于單片機(jī)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法，其特征在 于，包含以下步驟(1)系統(tǒng)上電后首先對電池組狀態(tài)以及管理系統(tǒng)的功能進(jìn)行自檢；(2)自檢正常后打開放電控制開關(guān)和定時(shí)器，自檢如不正常則保持關(guān)閉充放電控制開 關(guān)，進(jìn)入故障模式；(3)尋找無線通訊網(wǎng)絡(luò)，與外部裝置建立無線通訊網(wǎng)絡(luò)；(4)如外部裝置為總體管理裝置，則發(fā)送電池組信息給總體管理裝置，如外部裝置為充 電裝置，則進(jìn)入充電模式，打開充電開關(guān)，并發(fā)送電池組最大可充電電流和最大可充電電壓 給充電裝置；(5)正常工作過程中，如發(fā)生故障，則關(guān)閉充放電控制開關(guān)，進(jìn)入故障模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法，其特征在 于，上電啟動(dòng)后，充放電開關(guān)首先處于關(guān)斷狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法，按IOOms間 隔時(shí)間通過無線通訊電路發(fā)送電池組信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于無線網(wǎng)絡(luò)的電池組管理系統(tǒng)及其控制方法，該方法為系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行電池組狀態(tài)以及管理系統(tǒng)功能自檢，自檢正常后打開放電控制開關(guān)，并進(jìn)入無線網(wǎng)絡(luò)建立模式，與外部裝置進(jìn)行信息無線通訊，該電池組管理系統(tǒng)由電壓檢測電路、溫度檢測電路、電流檢測電路、AD轉(zhuǎn)換電路、充放電開關(guān)、均衡電路、電池組系統(tǒng)微控制器及無線通訊電路組成。采用本發(fā)明降低生產(chǎn)制造成本、節(jié)省檢測時(shí)間，通過自組網(wǎng)、可恢復(fù)的無線網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線連接，能減少電池組管理系統(tǒng)與外部裝置之間的連接復(fù)雜度，可避免電池組的過充電行為，提高了充電過程的安全性，有效延長了電池組的使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK101931243SQ20091005372
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者劉勇, 周欽哲, 蔣新華, 解晶瑩, 那偉 申請人:上?？臻g電源研究所