本發(fā)明屬于電池充放電管理領(lǐng)域，特別涉及一種鋰電池充電被動均衡的預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)：

隨著鋰電池的生產(chǎn)制造技術(shù)越來越成熟、制造成本越來越低，數(shù)據(jù)中心的備源系統(tǒng)開始不斷增加鋰電池的使用，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉛酸電池。在鋰電池的制造過程中，由于工藝問題或材質(zhì)的不均勻，使電池極性的厚度、活性物質(zhì)的活化程度等存在微小的差別，這種電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上的不完全一致性，就會使同一批次出廠的同一型號的電池在容量、內(nèi)阻、電壓等方面不可能完全一致。在使用過程中，由于電池組中各個電池的溫度，通風(fēng)條件，自放電程度，電解液密度等差別的影響，進一步增加了電池電壓，內(nèi)阻及容量等的不一致。直接的表現(xiàn)就是一套電池組中的不同單體電池會在使用過程中出現(xiàn)一致性逐漸變差的情況，單體電壓差別較大，最終導(dǎo)致電池容量下降嚴(yán)重。

電池在打包成組之后電池壽命遠低于單體電池壽命，電池個體之間存在差異，充電時，容量最小的容易過充，放電時，容量小的容易過放，造成整體電池組性能下降，進入惡性循環(huán)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明意在提供一種鋰電池充電被動均衡的預(yù)測控制方法，通過被動均衡，使電池組內(nèi)各個電池同步充電和放電，保持電池組整體性能穩(wěn)定。

所述一種鋰電池充電被動均衡的預(yù)測控制方法，包括若干鋰電池組成電池組，其特征在于，還包括控制板和若干采集均衡電路板；每一節(jié)單體電池組連接一個采集均衡電路板，對單體電池的數(shù)據(jù)進行采集并執(zhí)行均衡管理；各個采集均衡電路板通過控制線與控制板連接，受控制板控制。

所述各個采集均衡電路板通過串行菊花鏈的方式串行級聯(lián)，每一級數(shù)據(jù)上傳到前一級，逐級上傳，所有數(shù)據(jù)最終傳到控制板，完成每一級電池包的數(shù)據(jù)獲取。所述控制板采用32位Cortex32構(gòu)架的MCU，與采集均衡電路隔離連接，通過控制時序?qū)﹄姵亟M進行管理和采集。

進一步，預(yù)先設(shè)置單體電池的允許均衡的電壓范圍，鐵鋰電池范圍為3.4-3.65V，三元電池的范圍為3.9-4.15V，當(dāng)單體電池電壓不在此范圍內(nèi)，不允許執(zhí)行均衡功能；同時，設(shè)置當(dāng)電池組內(nèi)各個單體電池的最高和最低電壓差大于500mV時，判定為有單體電池損壞，不允許執(zhí)行均衡功能。

具體步驟包括：

第一步，電池組開始充電后，即刻開始實時檢測采集電池組中各個單體電池的電壓；

第二步，當(dāng)檢測到某一單體電池的電壓高于電池組的平均電壓，并且該單體電池的電壓達到允許均衡的電壓范圍，則啟動對該單體電池的均衡功能；

第三步，當(dāng)該單體電池的電壓等于電池組的平均電壓時，則停止均衡功能；

第四步，當(dāng)檢測到電池組中各個單體電池的最高電壓和最低電壓的差大于500mV時，無論是否有單體電池在進行均衡功能，均停止所有的均衡功能，并不允許再執(zhí)行均衡功能，同時，發(fā)出電池故障信號。

所述，某一單體電池的電壓與電池組的平均電壓的電壓差在50-500mV范圍時，所述均衡功能按照下列對應(yīng)的線性比例采用相應(yīng)的均衡電流：電壓壓差是50-75mV，均衡電流為12.5uA；電壓壓差是76-100mV，均衡電流為25uA；電壓壓差是100-150mV，均衡電流為50uA；電壓壓差是150-200mV，均衡電流為75uA；電壓壓差是200-500mV，均衡電流為100uA。

所述均衡功能通過均衡電路實現(xiàn)，均衡電路為被動均衡方式，即在每個采集均衡電路板設(shè)置N-MOSFET管，控制功率電阻是否導(dǎo)通，當(dāng)導(dǎo)通后，電阻接入電池正負極兩端，開始為電池放電，即開啟均衡功能。

所述采集均衡電路板設(shè)置N-MOSFET管源極與電壓比較器連接，通過電壓比較，判斷N-MOSFET管源極是否有電壓使其導(dǎo)通，并發(fā)出均衡功能是否開啟的信號。

所述均衡電路由集成電路，N-MOSFET管，能耗電阻，柵極電阻構(gòu)成；柵極電阻一端與N-MOSFET管的柵極連接，另一端連接集成電路的控制端口；能耗電阻一端與N-MOSFET管的漏極連接，另一端與電池正極連接；N-MOSFET管源極與電池負極連接，通過集成電路的控制端口的電平信號來使能均衡電路。

本發(fā)明通過實時的檢測和采集串聯(lián)鋰電池組的充電電流、鋰電池電壓及鋰電池溫度等信息，實現(xiàn)對充電鋰電池組的電荷量及電池健康狀態(tài)實時監(jiān)控。系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)對串聯(lián)鋰電池組快速均衡、高效率充電的效果，而且具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)、可靠性強的特點，有效的延長鋰電池的使用壽命。

附圖說明

圖1控制板與采集均衡電路板連接示意圖

圖2被動均衡電路示意圖

圖3絕緣檢測均衡步驟流程圖

具體實施方式

圖1-3為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述一種鋰電池充電被動均衡的預(yù)測控制方法，適用于任意一個由若干鋰電池組成電池組，每一節(jié)單體電池連接一個采集均衡電路板，各個采集均衡電路板通過串行菊花鏈的方式串行級聯(lián)，并與控制板連接，受控制板控制?？刂瓢宀捎?2位Cortex32構(gòu)架的MCU，通過控制線與采集均衡電路隔離連接，并通過控制時序?qū)﹄姵亟M進行管理和采集。所述每一節(jié)電池的數(shù)據(jù)上傳到前一級，逐級上傳，所有數(shù)據(jù)最終傳到控制板，完成電池組的數(shù)據(jù)獲取。

所述采集均衡電路板設(shè)置N-MOSFET管1源極與電壓比較器4連接，通過電壓比較4，判斷N-MOSFET管源極是否有電壓使其導(dǎo)通，并發(fā)出均衡功能是否開啟的信號。

所述均衡電路由集成電路，N-MOSFET管1，能耗電阻2，柵極電阻3構(gòu)成；柵極電阻3一端與N-MOSFET管1的柵極連接，另一端連接集成電路的控制端口；能耗電阻2一端與N-MOSFET管1的漏極連接，另一端與電池正極連接；N-MOSFET管1源極與電池負極連接，通過集成電路的控制端口的電平信號來使能均衡電路。

所述均衡方法，預(yù)先設(shè)置單體電池的允許均衡的電壓范圍，當(dāng)單體電池電壓不在此范圍內(nèi)，不允許執(zhí)行均衡功能；同時，設(shè)置當(dāng)電池組內(nèi)各個單體電池的最高和最低電壓差大于500mV時，判定為有單體電池損壞，不允許執(zhí)行均衡功能。同時設(shè)置電壓差在50-500mV范圍時，均衡功能按照對應(yīng)的線性比例采用相應(yīng)的均衡電流：電壓壓差是50-75mV，均衡電流為12.5uA；電壓壓差是76-100mV，均衡電流為25uA；電壓壓差是100-150mV，均衡電流為50uA；電壓壓差是150-200mV，均衡電流為75uA；電壓壓差是200-500mV，均衡電流為100uA。

具體步驟包括：

第一步，電池組開始充電后，即刻開始實時檢測采集電池組中各個單體電池的電壓；

第二步，當(dāng)檢測到某一單體電池的電壓高于電池組的平均電壓，并且該單體電池的電壓達到允許均衡的電壓范圍，則啟動對該單體電池的均衡功能；

第三步，當(dāng)該單體電池的電壓等于電池組的平均電壓時，則停止均衡功能；

第四步，當(dāng)檢測到電池組中各個單體電池的最高電壓和最低電壓的差大于500mV時，無論是否有單體電池在進行均衡功能，均停止所有的均衡功能，并不允許再執(zhí)行均衡功能，同時，發(fā)出電池故障信號。