一种智能电池、一种电量转移总线系统及一种均衡充放电方法技术方案

本发明专利技术公开一种智能电池、一种电量转移总线系统及一种均衡充放电方法，此智能电池内部包括电池的本体部分及控制单元，此智能电池可以采集到本电池的电压电流内阻温度等各种数据，可与同一编组的电池组中其他智能电池及电池组控制系统进行通讯，可通过电量转移总线在同一编组的智能电池间实现电量转移，在接入电量转移总线的电池组的部分电池、发电设备与电气负载间实现电量转移；并采用充电时可动态调整充电参数的充电方法及放电时在电池组的各电池间实现电量转移的放电方法，实现充放电全程可控，即主动均衡的充放电。

【技术实现步骤摘要】
一种智能电池、一种电量转移总线系统及一种均衡充放电方法
本专利技术涉及电池
，尤其是涉及智能电池及电池组的充放电方法。
技术介绍
电池不一致性是当前电池应用中尤其是动力电池编组应用中始终无法彻底解决的难题。电池的应用一般是编组使用，少则3、4块电池编组，多则几百块电池编组。由于制造工艺问题、材质的不均匀及储存能量物质的密度/质量不完全相同等多种因素，不一致性在电池的生产环节中的各电池间是绝对存在；在电池的使用环节，由于电池编组后每块电池在电池组中的位置不同，电池组充放电时的热场的不均匀性导致每块电池在充放电时所处的环境温度不同，不一致性在电池的使用环节中会逐渐扩大甚至失控，导致个别电池的充放电深度相对较大，即充电时出现不受控的过充电和欠充电，并加剧放电时部分电池的过放电的现象，电池组中各电池的放电深度不一致将导致电池组的整体放电量下降及电池组的整体循环寿命随着放电深度最大的部分电池的循环寿命下降而加速下降。电池编组后一般需要配备昂贵的电池管理系统，但也只能起到诊断即检测数据的功能，无法对电池组中的个别电池实施控制和修复，而且配备电池管理系统后有大量的布线及屏蔽处理，增加了成本，降低了系统可靠性。近几年出现了给电池组中的电池独立充电的充电装置，虽然还未大面积推广应用，但较之前普遍应用的传统串联充电技术已经有了质地区别。经测试发现独立充电技术仍有不足之处：无法控制放电环节，无法保证电池组中所有电池保持相同的放电深度，充电器距离电池组有一定距离，导致充电线的线径规格与数量相应增加；大电流充电线和数据采集线的铺设（包括屏蔽）也增加了额外的空间、成本和不安全因素；而且长距离的数据采集线降低了数据采集的精度。现有的充电方法都是以“充满”为目标，在这个目标下由于电池间的不一致性，传统的串联充电方式在充电或放电时都会导致电池组中的部分电池处于过充电及过放电的状态，当使用可对每块电池进行独立充电的充电器对电池组充电时，电池组不会发生过充电的现象，但仍然无法避免放电过程中的部分电池的相对放电深度较大即出现相对过放电的现象，电池组中各电池的放电深度不一致将导致电池组的整体放电量下降及电池组的整体循环寿命随着放电深度最大的部分电池的循环寿命下降而加速下降。
技术实现思路
本专利技术公开的智能电池、电量转移总线和均衡充放电方法克服现有技术不足，通过在传统电池内部加装控制单元的方式制成智能电池，在电池内部即完成本电池的各项数据的采集及可控充电，通过控制单元的通讯模块可与同一编组的所有智能电池及电池组的上级控制系统进行双向通讯交换数据，并可在编组后实现电池间的电量转移，充电时采用可动态调整充电参数的充电方法，放电时采用可在电池间实现电量转移的放电方法，达到充电时不过充、放电时不过放的均衡充放电，并可在有发电设备接入电量转移总线时，对部分或全部电池进行补充电，增加电池组的放电量。本专利技术公开的一种智能电池的技术方案，包括控制单元、电池本体部分、连接线和传感器、外壳，可参考图1，智能电池的结构示意框图。进一步地，控制单元的主要功能是协调控制、获取信息、统计分析、主动控制和对外反馈，即协调控制同一编组内所有电池及相连的发电设备、和/或电气负载协同工作；获取编组内的所有电池、和/或设备的各种信息；对获取的上述信息进行统计分析和计算处理；进而对编组内各电池及设备间进行充电参数调整及电量再分配等控制；同时对外界的命令进行被动反馈和向外界主动报告信息，其中：协调控制是指控制单元可通过通讯接口协调控制电池组中的其他智能电池及接入同一电量转移总线的供电设备或电气负载协同工作，包括：保持所有智能电池的时钟同步及与电池组的上级控制系统的时钟同步；协调确定电池组中的某块智能电池的控制单元作为整个电池组的控制核心；协调其他智能电池的数据采集及传送；协调电池组中各电池的数据采集精度的校准；控制所有电池的数据采集种类及频率；控制单元程序升级；各电池的控制单元自检；获取信息是指通过控制单元的数据采集功能获取本电池的包括电压、电流、内阻、温度、环境温度、运动状态、振动及加速度数据在内的信息，通过控制单元的通讯功能获取同一编组的其他每块智能电池的上述信息及时钟、和/或自检、和/或校准信息，获取电量转移总线上的电压、和/或电流数据，及通过控制单元的通讯功能获取外界的交互命令及环境温度信息，并将上述所有信息加上时间戳存储；统计分析是指控制单元对获取的所有信息，统计、分析及计算出电池组中每块电池的充放电循环次数、充放电深度、剩余电量及劣化程度，根据命令计算出适合每块电池的充电参数，计算电量转移总线上接入的供电及用电信息以切换不同的电池、和/或供电设备、和/或电气负载接入电量转移总线或从电量转移总线断开，并将统计分析的所有信息加上时间戳存储；主动控制包含电量转移功能及在充电时动态调整每块电池的充电参数的功能，其中：电量转移是在同一编组的电池间进行电量转移，实现各电池间剩余电量的再分配，或由接入电量转移总线的供电设备对电池组中的部分或全部电池进行充电，或由某块电池对接入电量转移总线的电气负载进行供电，即根据统计分析结果，切换相应的的电池、和/或供电设备、和/或电气负载接入电量转移总线或从电量转移总线断开；动态调整充电参数是在充电时为满足不同的需求而对每块电池采用包括充满、可控的过充及可控的欠充在内的充电方式，并对充电参数随着统计分析计算结果及外界命令的变化而动态调整；对外反馈是指控制单元通过通讯功能被动应答外界的交互命令或向外界主动发出信息；控制单元的充电模式可采用全时充电和分时充电两种模式，全时充电即充电的整个过程都由控制单元完成；分时充电即由传统串联充电与控制单元充电二者接力完成整个充电过程的充电方式。进一步地，控制单元包括主控模块、存储模块、采集模块、电量转移模块、充电模块、通讯模块及交互模块。进一步地，主控模块的功能是协调本电池的各模块协同工作，并可通过通讯接口协调同一编组的其他智能电池的所有模块及相连的发电设备、和/或电气负载工作，并可与电池组上级控制系统进行通讯，报告电池组的数据，接收电池组上级控制系统的命令并执行，主控模块的主要功能描述如下：1．主控模块包括处理器及程序，实现的主要功能是，可根据读取的本电池的充放电数据及收到的电池组中每块电池的充放电数据和电池组上级控制系统的命令，统计并计算出电池组中每块电池的充放电循环次数、充放电深度、劣化程度及相对劣化程度，计算出适合本电池及电池组中其他电池的充电参数并发给本电池的充电单元或通过通讯接口发送给其他电池，根据收到的电池组中每块电池的实时数据、上级控制系统的命令及来自交互模块的命令动态调整电池组中每块电池的充电参数并发送给电池组中的其他电池的充电模块，或接收同一编组中其他智能电池的主控模块发来的命令及充电参数，驱动本电池的充电模块工作；根据电池组中各电池的剩余电量数据，适时启动电量转移模块，在电池组的各电池间实现电量转移；根据电池组中的每块电池的循环次数、充放电深度、劣化程度及剩余电量等数据分析每块电池的相对劣化程度并向电池组的上级控制系统汇报；控制采集模块的数据采集种类及采集频率；读取本电池及其他电池的存储模块内的数据；校准时修正同一编组的各采集模块的偏移量；程序可升级，升级方式包括通过本电池的程序升级接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电池，用于独立使用、串联编组使用或串并联混合编组使用，其特征是，包括控制单元、电池本体部分、连接线和传感器及外壳。

【技术特征摘要】
1.一种智能电池，用于独立使用、串联编组使用或串并联混合编组使用，其特征是，包括控制单元、电池本体部分、连接线和传感器及外壳，其中控制单元有协调控制、获取信息、统计分析、主动控制及对外反馈的功能，其中：协调控制是指控制单元可通过通讯接口协调控制电池组中的其他智能电池及接入同一电量转移总线的供电设备或电气负载协同工作，包括：保持所有智能电池的时钟同步及与电池组的上级控制系统的时钟同步；协调确定电池组中的某块智能电池的控制单元作为整个电池组的控制核心；协调其他智能电池的数据采集及传送；协调电池组中各电池的数据采集精度的校准；控制所有电池的数据采集种类及频率；控制单元程序升级；各电池的控制单元自检；获取信息是指通过控制单元的数据采集功能获取本电池的包括电压、电流、内阻、温度、环境温度、运动状态、振动及加速度数据在内的信息，通过控制单元的通讯功能获取同一编组的其他每块智能电池的上述信息及时钟、和/或自检、和/或校准信息，获取电量转移总线上的电压、和/或电流数据，及通过控制单元的通讯功能获取外界的交互命令及环境温度信息，并将上述所有信息加上时间戳存储；统计分析是指控制单元对获取的所有信息，统计、分析及计算出电池组中每块电池的充放电循环次数、充放电深度、剩余电量及劣化程度，根据命令计算出适合每块电池的充电参数，计算电量转移总线上接入的供电及用电信息以切换不同的电池、和/或供电设备、和/或电气负载接入电量转移总线或从电量转移总线断开，并将统计分析的所有信息加上时间戳存储；主动控制包含电量转移功能及在充电时动态调整每块电池的充电参数的功能，其中：电量转移是在同一编组的电池间进行电量转移，实现各电池间剩余电量的再分配，或由接入电量转移总线的供电设备对电池组中的部分或全部电池进行充电，或由某块电池对接入电量转移总线的电气负载进行供电，即根据统计分析结果，切换相应的的电池、和/或供电设备、和/或电气负载接入电量转移总线或从电量转移总线断开；动态调整充电参数是在充电时为满足不同的需求而对每块电池采用包括充满、可控的过充及可控的欠充在内的充电方式，并对充电参数随着统计分析计算结果及外界命令的变化而动态调整；对外反馈是指控制单元通过通讯功能被动应答外...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光辰，
申请(专利权)人：刘光辰，
类型：发明
国别省市：北京;11