[发明专利]一种双向全时电量均衡的电池管理系统和管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能硅芯清洗烘干设备领域，尤其涉及一种双向全时电量均衡的电池管理系统和管理方法。

背景技术

单体电压采样是电池管理系统最基本的功能，电池管理系统通过采样电池电压，对数据进行分析处理，进而实现电池的保护功能；可以说，单体电压采样功能是管理系统的基础，管理系统的大部分功能都是建立在这个基础之上；当电池使用一段时间后，由于电池制造过程产生的不一致，导致电池产生剩余电量的不一致，需要通过充电/放电两种均衡方式，把电量多的电池放出一定的电量，把电量少的电池充进一定的电量，从而使整组电池保持一致性，提高电池的使用率；

锂电池由于制造材料，生产工艺等生产要素的差异，表现为欧姆内阻不一致，导致自耗电存在差异；电池出厂前要进行电量分选，充电误差导致初始电量差异；电池使用过程中由于温度不均衡导致充进或放出的电量有差异；电池使用一段时间后，极化现象导致电池接受能量的能力发生分化，结合以上所有因素，当多个电池串联使用时，由于电量不一致，而电池是有使用区间的，在充电过程中，电量高的电池，首先会达到过充点，需要停止充电，在放电过程中，电量低的电池首先达到过放点，需要停止放电；因此在整个充放电过程中，电量高的电池和电量低的电池相差的电量就无法利用；因此，电量均衡时管理系统必须的一种重要的功能。

目前现有的电池电量均衡一般有两种方式，一是被动均衡，通过并联一个小电阻对电量高的电池进行耗电，达到均衡的效果，优点是可靠，缺点是电流小，效果不明显，通过发热把能量耗掉，影响电能的使用效率，且发热会增加系统的热负担；另一种方式是主动均衡，通过电量高的电池向车载电平“充电”，车载电平对电量低的电池“充电”，达到均衡目的；优点是通过能量转移，除掉效率的影响，能量没有损失，电流一般设计比较大，效果明显；缺点，实现这样的方案需要设计一个开关阵列，每个电池都能够通过开关选择与其他电池并联充放电（多对多），而这么多的开关一旦失效，很有可能产生短路；大电流转移能量，必须增加一套均衡线束，用于区分采样线束和均衡线束，防止采样误差，而采用两套线束使得系统成本过高。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种双向全时电量均衡的电池管理系统和管理方法。

本发明提供的双向全时电量均衡的电池管理系统包括：

采样模块，用于在采样时间内循环扫描采样电池组各单体电池的电压；

主控模块，用于控制各功能模块的工作，根据电池组的状态，选择均衡计算的时机，向从控单元进行均衡同步，并根据纠错机制对系统进行纠错；

从控单元，用于在接收到主控模块发出的计算均衡命令后，启动采样模块工作，根据采样模块采样到的各单体电池的剩余电压判断其是否需要进行电量均衡，若存在，则对需要进行电量均衡的单体电池进行主/被动均衡的划分，并计算该单体电池的位置，根据一定的计算机制计算每个单体电池需要进行充/放电均衡的时间，停止采样模块的工作，发送均衡控制命令；

主动均衡模块，用于根据从控单元的均衡控制命令对由从控单元划分为主动均衡区间的电池进行主动均衡；

被动均衡执行模块，用于根据从控单元的均衡控制命令对由从控单元划分为被动均衡区间的电池进行被动均衡。

所述从控模块还包括动态记忆各单体电池的剩余均衡时间；从控单元在复位后，若未接收到新的计算均衡命令，获取上次计算的均衡时间，继续完成上次的均衡任务，若接收到新的计算均衡命令则执行计算均衡任务。

所述主控模块选择均衡计算的时机包括：电池充分静置达一小时，极化现象对电池电压的影响因素得到消除后；或开机压差非常大，无均衡状态下，电池静置5min以上，电压压差超过一定值时；或无均衡状态下，充/放电处于平稳阶段并且持续一段时间。

所述从控单元计算每个单体电池需要进行充/放电均衡的时间的计算机制包括：按照电池电压对照表及不同电压平台的均衡时间对照表进行线性插值计算，获得每个电池需要进行充电/放电均衡的时间。

所述纠错机制包括：主控模块对系统的运行状况生成日志，当发现某一节电池经常性的缺电或者电量过满时，而从控模块的均衡计算算法并没有对该电池作用时，上报该电池的位置，通讯链路对该电池进行充/放电控制纠错，重置或预置该电池一定的均衡时间。

所述纠错机制还包括：主控模块发现在充电或放电时，电池组最高电压的单体电池和最低电压的单体电池的压差大于一定阈值，系统对最高电压进行充电，对最低电压进行放电，则上报该电池的位置，通讯链路对该电池进行充/放电控制纠错，重置或预置该电池一定的均衡时间。