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(hù)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(dá)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(jìn)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(dá)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(dá)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(dá)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(hù)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(hù)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(jìn)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(dá)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(dá)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(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步地，在所述的電池組控制單元中，所述電池保護(hù)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(jìn)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(hù)芯片的輸入端共接于所述單體電池的正極，所述電池保護(hù)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(fù)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(hù)芯片進(jìn)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)芯片檢測到當(dāng)前電壓低于上限電壓時，電池保護(hù)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(dá)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(dá)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(hù)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(hù)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(jī)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(hù)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(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【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(hù)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(hù)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(hù)芯片的輸入端共接于所述單體電池的正極，所述電池保護(hù)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(fù)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(hù)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(hù)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