[实用新型]具有同步均衡功能的电池管理系统

说明书

本实用新型公开一种具有同步均衡功能的电池管理系统。管理系统由上位机、电池控制单元、电池组监测单元和电池组单元四部分组成。电池组监测单元以三个单体为一个电池组组对电池进行监测和控制，单体间串联连接。每个单体通过并联旁路可调电阻、单置开关和双置开关形成两条均衡控制电路，可分别在充电和放电阶段对电池进行均衡控制。该系统具有结构简单、易于扩展、均衡控制策略易于实现的特点，特别是在放电均衡过程可实现各个单体同步均衡的效果，均衡时间可控；充电均衡过程无能量损失，具有成本低和高均衡效率。

技术领域

本实用新型涉及储能电池技术领域，特别涉及一种具有双向同步均衡控制功能的储能用锂离子电池管理系统。

背景技术

随着能源危机和环境污染的日益加剧，全球各国正在大力开发水电、风电、潮汐能、太阳能等清洁无污染的新能源。由于新能源具有波动性、间歇性和不确定性等问题，难以实现大规模的即时开采即时使用。因此，常常通过储能飞轮、超导电磁、超级电容和电池等储能装置对开采的新能源进行集中存储，便于稳定输出。其中，锂离子电池储能具有能量密度高、工作周期长、安全可靠等一系列优点，是使用前景最为广阔的储能方式。

为了满足输出电压、电流和功率的要求，电池储能系统常常由几百甚至几千个电池单体组成。而各单体间由于生产制造误差和工作环境等因素干扰，会出现电量不一致的现象。随着充放电工作周期的增加，这种不一致情况会不断加剧，由此形成的电量“木桶效应”在初期会降低电池系统的储能和输出效率，继续恶化则会导致电池过充/过放电、整体充放电失效和自燃爆炸等严重后果。因此，为了保证储能系统能够安全、高效的工作运行，研究开发具有相应状态监测、充放电控制和电量均衡功能的电池管理系统，具有重要意义和市场价值

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有双向同步电量均衡控制功能的储能用锂离子电池管理系统。以模块化的形式对电池单体进行成组管理，通过监测电池单体的状态参数、控制充放电、检测危险工况和均衡单体电量等功能，保证电池储能系统能够长期、安全的运行在稳定、高效工作状态，实现能源储存和对外供能的目标。

本实用新型提出的具有双向同步均衡功能的电池管理系统，包括上位机、电池控制单元、电池组监测单元和电池组单元；其中：上位机连接电池控制单元，电池控制单元的连接电池组监测单元的通信端，电池组监测单元的数据采集端连接电池组单元，每个电池组单元由三个电池单体串联而成，可调电阻和单置开关串联形成放电均衡回路，每个放电均衡回路分别并联于相应的电池单体两端，每个电池单体上串联有双置开关，通过双置开关形成充电均衡回路；电池组监测单元的三个数据采集端分别连接三个电池单体。

本实用新型中，电池组监测单元包括电流传感器、电压传感器和温度传感器，分别用于实时监测每个电池单体的电压、工作电流以及工作温度。

本实用新型中，电池组监测单元通过总线方式连接。

本实用新型中，电池控制单元采用STM32系列微处理器。

本实用新型中，电池控制单元和电池组监测单元通过SPI通信方式进行连接。

本实用新型中，所述上位机和电池控制单元通过串口通信方式连接。

本实用新型中，放电均衡电路中的可调电阻4为可变电阻，通过计算设定其阻值能够实现电量同步均衡功能，其中：R_ij为旁路电阻，U_ij为单体电压，Q_ij为单体电量，Q_min为电池组中单体最低电量，t为均衡时间。

本实用新型中，充电均衡电路通过双置开关6断路满充电池进行均衡操作，均衡过程中无能量损耗。