锂电池充、放电管理系统及方法

摘要

本发明公开一种锂电池充、放电管理系统及方法，所述系统包括微控制器、与微控制器相连接的锂电池监控单元、测量模块、计算模块、第一开关驱动模块、第二开关驱动模块、电源模块；所述电源模块与市电连接，其为系统各个模块提供供电；所述第一开关控制市电输入与充电模块之间的连接或断开，其输入端与市电连接，其输出端与充电模块连接；所述微控制器接收锂电池监控单元、电流检测模块和总电压检测模块发送的信号，并对这些信号进行分析处理，同时将处理后的控制信号发送给第一开关驱动模块、充电模块和第二开关驱动模块，从而对锂电池充放电进行控制管理。

主权项

一种锂电池充、放电管理系统，其特征在于，所述锂电池由N个单体锂电池串联组成，其特征在于，包括微控制器、与微控制器相连接的锂电池监控单元、测量模块、计算模块、第一开关驱动模块、第二开关驱动模块、电源模块；所述电源模块与市电连接，其为系统各个模块提供供电；所述第一开关控制市电输入与充电模块之间的连接或断开，其输入端与市电连接，其输出端与充电模块连接；所述第一开关驱动模块与第一开关连接，控制所述第一开关的导通或闭合；所述第二开关控制锂电池组与负载的连接或断开，其输入端与锂电池组连接，其输出端与负载连接；所述第二开关驱动模块与第二开关连接，控制所述第二开关的导通或闭合；所述充电模块与锂电池组连接，控制所述锂电池组的充电；所述锂电池监控单元由N个独立的单体监控模块组成，任一个单体监控模块监控与其相连接的一个单体锂电池的性能参数；所述单体监控模块至少包括电压采样模块、温度采样模块和过压均衡模块；所述电压采样模块检测单体锂电池的电压值；所述温度采样模块检测单体锂电池的温度值；所述过压均衡模块用于将多余的能量消耗掉，当单体锂电池电压高于预设电压值时，自动开启过压均衡模块消耗多余的能量；所述微控制器接收锂电池监控单元、电流检测模块和总电压检测模块发送的信号，并对这些信号进行分析处理，同时将处理后的控制信号发送给第一开关驱动模块、充电模块和第二开关驱动模块，从而对锂电池充放电进行控制管理；所述测量模块包括测量模块，用于检测所述锂电池单体Li的参数Ci，i依次取1至n；所述计算模块包括第一计算模块，用于根据所述参数Ci计算所述锂电池单体Li的充电电流Ii；所述参数包括电流、电压、温度、荷电状态和电池容量，所述计算模块还包括：第二计算模块，用于根据所述温度计算温度补偿系数k_t；第三计算模块，根据所述荷电状态计算荷电状态补偿系数k_SOC；第四计算模块，用于根据修正系数k_SOH1和电流补偿系数k_SOH2计算电池健康系数k_SOH，其中，所述修正系数Q为所述锂电池的电池容量，Q_r为所述锂电池的额定容量，所述电流补偿系数k_SOH2＝k_R‑0.5，k为所述锂电池的特性系数，R为所述锂电池的电阻；第五计算模块，用于根据所述温度补偿系数k_t、所述荷电状态补偿系数k_SOC、所述电池健康系数k_SOH、所述锂电池的额定容量Q_r和倍率系数k_c确定所述锂电池的所述充电电流；所述第五计算模块按照公式I＝kcQrktkSOCkSOH计算所述充电电流；所述微控制器按照充电电流Imin对每个所述锂电池单体进行充电，其中，所述充电电流Imin为充电电流I1至充电电流In中最小的充电电流；充电时：实时检测电池的温度，定义多个连续的温度范围，每个温度范围对应一个充电截止电压；将电池的温度值与温度范围的边界值进行比对，看落到哪个温度范围内，得到对应的充电截止电压的值，依据的充电截止电压对锂电池组充电；放电时：电池管理系统实时检测电池的温度，定义多个连续的温度范围，每个温度范围对应一个放电截止电压；将电池的温度值与温度范围的边界值进行比对，看落到哪个温度范围内，得到对应的放电截止电压的值，依据得到的放电截止电压对锂电池组放电。