[发明专利]电池管理单元、电池管理系统和电池管理方法

说明书

发明内容

本发明涉及电子技术。

背景技术

在节能环保为世界当今的努力目标和技术发展方向的前提下。通信技术，电动交通，电子电气产品的迅速发展，便携式移动智能终端越来越智能化，小型化，功能人性化。传统的移动电源已经不能满足这些复杂的系统长时间运行。所以解决移动电源供电问题成为技术上的一个重点，也是一个难点。

移动电源经过几十年的发展，人们最终使用了“锂电池”供电解决了这一技术难题。追溯移动电源的发展大致经历了三次革命。第一个时期是五十年代兴起的铅酸蓄电池移动电源。第二个时期是指六十年代开发成功镉镍碱性蓄电池时期，该系列电池由于高功率、高寿命以及良好的低温性能，广泛地应用于航海、通讯、电力、铁路、通讯、电动工具、办工自动化等诸多部门。第三个时期指进入九十年代至今，九十年代初期，中国已有了研制锂电池的初级产品，主要是用于电子计算器上的二氧化锰扣式电池，以及少量的锂、碘和卷边封口的锂、二氧化硫电池，随后又研制出小型碳包式的锂、亚硫氯电池。

由于锂离子电池的特性，当电压超过或低于允许范围时都会导致电池单元以及整个电池组的损坏或失效。所以，对使用锂离子电池组作为能量来源使用时，每个电池单元的电压检测至关重要。即使每个电池单元的电压都能够准确测量，但是由于每节电池单元的参数在出厂时的细微差别，以及使用过程中不同的内阻、不同的环境温度等，都可能会导致电池单元充电与放电速率的不同。当它们串联在一起组成电池组时，就有可能在充电时有部分电池提前充满电，而放电时部分电池提前放完电的情况出现。如果不进行均衡的话，就使得电池的实际容量与标定容量有差别，日积月累，可能会明显地减低整个电池组的表现。同时，由于使用环境的严酷，以及锂离子电池的自然老化，还会导致电池单元容量发生变化，在经过一段时间的使用后，将会有一小部分电池单元的有效容量接近于零，导致失效。因此，为了提高整个电池组的寿命，如何均衡这些老化较快的电池单元也是电池管理系统设计者需要考虑的一个重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种锂电池管理方案，完全取替锂电池使用过程中的配阻问题。从而延长电池续航时间和电池寿命。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，电池管理单元，其特征在于，包括上级连接点、电池连接点、时分开关和串/并联切换开关；串/并联切换开关具有至少两个并联接口，每个并联接口连接有时分开关，电池连接点与时分开关连接；时分开关与时分开关控制模块连接，串/并联切换开关与串/并联切换开关控制模块连接。

进一步的，还有一个电池连接点通过时分开关连接到上级连接点。所述上级连接点连接有蓄电装置。

本发明还提供带有前述电池管理单元的电池管理系统，所述电池管理单元通过树形连接结构与外部电路连接点连接；所述树形连接结构包括至少一个子模块，所述子模块包括连接有至少两个组合时分开关的组合连接点；各组合时分开关与时分开关控制模块连接。

所述树形连接结构至少有两层，下层子模块的组合连接点连接到上层子模块的组合时分开关，最底层子模块的组合时分开关连接电池管理单元的上级连接点，顶层子模块的组合连接点用于连接外部电路。

顶层的组合连接点还连接有蓄电装置。或者每一个组合连接点都连接有蓄电装置。

本发明还提供一种电池管理方法，其特征在于，包括下述步骤：

充电阶段：各电池置于并联状态，然后对各电池进行时分方式的充电；

放电阶段：各电池置于混联状态，然后进行时分方式对外部放电；

充电或放电阶段，各电池通过共同连接的蓄电装置实现平衡。

所述时分方式为：以时域划分的方式控制不同电池组，对单个电池组来说，实现间歇式的充电和放电；对整个电池组来说，实现持续放电。

所述蓄电装置为电容。本发明采用电容自平衡，结合电容累积电荷和释放电荷的原理和节点电流原理，把电容作为电荷的中转站，灌入和搬运中转站内电荷的多少来实现自平衡。

本发明完全革新了传统的“配阻”方式电池管理方案，解决了传统模式下的电路结构复杂、控制精确度不高、无功损耗严重、电池寿命短等缺点。本发明采用时分控制、电池间歇式供电、电容自平衡的技术，从物理层面上解决了无功损耗，延长了电池续航时间和电池寿命。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是实施例2的结构示意图。

图3是实施例2的电池管理单元电路图。

图4是时分方式的波形图。

图5是2倍频的原理图。

图6是2倍频波形图。