鲁棒电池管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电池管理领域，是一种电池管理系统技术，实现电池储能系统中各个电池的均衡、保护和管理，并支持宽范围的外部接口电压。
【背景技术】
[0002]随着新能源和技术的发展，电池技术得到了飞速的发展，出现了许多新型的各种电池。但大部分电池的电压和容量都较低，要应用在容量大的场合，例如新能源汽车、新能源分布式储能等场合，就必须对多个电池进行串并联。但由于每个电池的特性并不完全一致，导致电池串并联时必须增加管理或者保护电路，进行有效的监测、均衡和保护。到现在出现了许多种电池管理系统，但都有管控能力弱，电池组间不易并联等问题，另外一般还对电池组的外部端口电压要求高，要求外部电压必须是合适的直流电压，不然就会损坏电池组。但又许多应用场合，外部电压是波动较大，在这种场合，电池组与外部电路之间就需要增加而外的变流器，这样增加了系统成本，并且降低了可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明提出的鲁棒电池管理系统，克服了现有电池管理系统的不足，提供了一种对外部电压要求低，在较宽的电压范围内就可以工作，管控能力强的，并且方便不同电池组串并联的电池管理系统。
[0004]本发明的技术方案(对照附图)是:
鲁棒电池管理系统是由多个电池管理单元连接组成,每个电池管理单元是由电池B1、电池B2、开关Q1、开关Q2、开关Q3、开关Q4组成，B1和B2串联然后与Q1、Q2、Q3、Q4顺序串联形成一个环路，B1和B2之间的连接点与Q2和Q3之间的连接点短接，Q1和Q2之间的连接点作为电池管理单元的一个对外端口 Tl，Q3和Q4之间的连接点作为此电池管理单元另外一个端口 T2。
[0005]进一步地，所述的开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4可以是二极管、三极管、继电器、晶闸管、可控硅、M0S管和IGBT中的任意一种，还可以是由其组合而成的双向开关模块或器件。
[0006]进一步地，所述的电池B1和电池B2为铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池、液流电池、超级电容器、锂电池中的任意一种，还可以是由其多个电池芯组合的电池组，并且此电池组也可以带有管理电路。
[0007]进一步地，鲁棒电池管理系统可以由多个所述的电池管理单元串联、并联、串联再并联、并联再串联、或者串并联混合组成。
[0008]本发明的有益效果是:
本发明的鲁棒电池管系统与现存的电池管理系统相比较，其可以通过对串并联在一起的许多电池管理单元的不同开关的切换实现不同电池管理单元的全接、半接和旁路，而实现它们之间的均衡、保护等，并且实现系统端口电压灵活，支持宽范围的外部电压。当系统充电时，如果某一个电池管理单元中有电池过充电时，可以通过切换开关旁路它进行保护。当系统放电时，如果某一个电池管理单元出现过放电时，可以通过切换开关旁路它进行保护。并且可以根据外部电压调整串联的电池管理单元半接和旁路的数量，从而实现外部接口的宽电压范围。因此，本发明对外部充放电电压要求低，在电压波动较大的场合，不需要外部的变流器，从而大大节省了系统成本。并且本发明还可以提高电池组的鲁棒性，如果有个别电池出现问题，可以把它旁路过去，不影响系统使用。并且由于可以对每个电池单元的电池进行开路和加载，所以可以很容易和准确的测量其内阻，并计算其SOC。
[0009]
【附图说明】
[0010]本说明书有两个附图:
图1，鲁棒电池管理系统实施例；
图2，电池管理单元电路。
【具体实施方式】
[0011 ] 结合附图对本发明的具体实施进行说明。
[0012]图2为单个电池管理单元的电路，电池管理单元是由电池B1和电池B2，开关Q1、开关Q2、开关Q3、开关Q4组成。电池B1和B2串联，开关Ql、Q2、Q3、Q4顺序串联，然后与B1和B2连接形成环路，其中Q1与B1的正极相连，Q4与B2的负极相连；B1和B2之间的接点与Q2和Q3之间的接点短接；Q1与Q2之间的接点为对外的端口 T1，Q3与Q4之间的接点为对外的端口 T2。当Q1和Q4导通，Q2和Q3关断时，电池B1和电池B2接入系统，这个状态本文中称为全接；当Q2和Q3导通，Q1和Q4关断时，电池B1和电池B2全部都没有接入系统,这个状态本文中称之为旁路；当Q1和Q3导通，Q2和Q4关断时，或者，相反时，这时只有一个电池接入系统，另外一个电池旁路，这两种状态本文中称之为半接；半接状态分为两种，一种是Q1和Q3导通，Q2和Q4关断，这种状态是B1半接，一种是Q2和Q4导通，Q1和Q3关断，这种状态是B2半接。全接状态时两个电池都接入系统参与充放电工作；旁路状态时两个电池都不接入系统，此电池管理单元处于短路状态，两个电池都不参与充放电工作；半接状态，只有一个电池接入系统参与充放电工作，另外一个电池处于旁路状态。管理系统根据系统的整体电压和充放电状态控制每个电池管理单元的工作状态，当处于充电状态时，先把电量小的电池接入系统，并且如果有电池处于充满状态时，为了防止其过充，可以把它旁路掉。当系统处于放电状态时，先把电量大大电池接入系统，并且如果有电池处于电量超低时，为了防止其过放，可以把它旁路掉。通过上述这样的方法，实现电池的均衡。电池的内阻是通过比较其开路电压(相应的电池管理单元处于旁路状态时，电池的电压)和有电流通过时的电压(相应的电池管理单元处于接入时，电池的电压)电压差与电流相除得到。
[0013]图1为一个采用本发明的鲁棒电池管理系统实施例，本例中的电池管理系统是由多个本发明的电池管理单元串联组成，每个电池管理单元管理两个电池，本例中的开关采用了集成反流二极管的Mosfet。例如电池为磷酸铁锂电池，如果每个电池的正常电压为3.2V，则每个电池管理单元通过控制不同开关的开合，可以使其端口电压为6.4V，3.2V和0V。例如本实施例中有100个这个的电池管理单元串联，则此电池管理系统可以支持从0?320V左右的工作电压范围。系统根据各个电池的电量状态和外部的电压和电流情况来控制每个电池管理单元的工作状态。当系统中电池管理单元接入的多时，外部电压就高，反之就低，从而可以实现宽范围的工作电压。
[0014]以上所述仅为本发明的实施方式例子，并不是用于限制本发明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，本领域的技术人员可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
【主权项】
1.鲁棒电池管理系统，其特征在于多个电池管理单元连接组成，每个电池管理单元是由电池B1、电池B2、开关Q1、开关Q2、开关Q3、开关Q4组成，B1和B2串联然后与Q1、Q2、Q3、Q4顺序串联形成一个环路，B1和B2之间的连接点与Q2和Q3之间的连接点短接，Q1和Q2之间的连接点作为电池管理单元的一个对外端口 Tl，Q3和Q4之间的连接点作为此电池管理单元另外一个端口 T2。2.根据权利要求1所述的鲁棒电池管理系统，其特征在于所述的开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4可以是二极管、三极管、继电器、晶闸管、可控硅、MOS管和IGBT中的任意一种，还可以是由其组合而成的双向开关模块或器件。3.根据权利要求1所述的鲁棒电池管理系统，其特征在于所述的电池B1和电池B2为铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池、液流电池、超级电容器、锂电池中的任意一种，还可以是由其多个电池芯组合的电池组，并且此电池组也可以带有管理电路。4.根据权利要求1所述的鲁棒电池管理系统，其特征在于其可以由多个所述的电池管理单元串联、并联、串联再并联、并联再串联、或者串并联混合组成。
【专利摘要】鲁棒电池管理形体实现了电池储能系统中各个电池的均衡、保护和管理，并支持宽范围的外部接口电压。它是由多个电池管理单元连接组成，每个电池管理单元是由电池B1、电池B2、开关Q1、开关Q2、开关Q3、开关Q4组成，B1和B2串联然后与Q1、Q2、Q3、Q4顺序串联形成一个环路，B1和B2之间的连接点与Q2和Q3之间的连接点短接，Q1和Q2之间的连接点作为电池管理单元的一个对外端口T1，Q3和Q4之间的连接点作为此电池管理单元另外一个端口T2。鲁棒电池管理系统可以由多个所述的电池管理单元串联、并联、串联再并联、并联再串联、或者串并联混合组成。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN105281393
【申请号】CN201510019765
【发明人】不公告发明人
【申请人】丰郅(上海)新能源科技有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年1月15日