电池状态调控装置及方法制造方法及图纸

本申请提供一种电池状态调控装置及方法。所述装置中的双向升降压电路与电池单体及外部电子设备电性连接，使电池单体经双向升降压电路与外部电子设备传输电能信号；控制电路与电池单体及外部电子设备电性连接，以采集第一电压数值及第二电压数值；控制电路与通讯电路电性连接，以通过通讯电路与主控设备进行信息交互；控制电路与双向升降压电路电性连接，以生成充放电升降压信号并发送给双向升降压电路进行均衡升降压处理，或生成容错隔离信号并发送给双向升降压电路进行容错隔离。所述装置可在电池单体的充放电过程中进行效率高且能耗低的电压均衡管控，并可针对匹配的电池单体进行容错隔离，以提高电池系统的稳定工作时长及使用寿命。

Battery State Control Device and Method

The application provides a battery state control device and method. The bi-directional boost-and-drop circuit in the device is electrically connected with the battery unit and the external electronic equipment, so that the battery unit can transmit electric energy signals with the external electronic equipment through the bi-directional boost-and-drop circuit; the control circuit is electrically connected with the battery unit and the external electronic equipment to collect the first and second voltage values; and the control circuit is electrically connected with the communication circuit to transmit electric energy signals through the communication circuit. Information exchange with main control equipment; electrical connection between control circuit and bi-directional boost-and-drop circuit to generate charge-discharge boost-and-drop signal and send it to bi-directional boost-and-drop circuit for balanced boost-and-drop processing, or to generate fault-tolerant isolation signal and send it to bi-directional boost-and-drop circuit for fault-tolerant isolation. The device can control the voltage balance with high efficiency and low energy consumption during the charging and discharging process of the battery monomer, and fault-tolerant isolation can be carried out for the matched battery monomer to improve the stable working time and service life of the battery system.

【技术实现步骤摘要】
电池状态调控装置及方法
本申请涉及电池电压管控
，具体而言，涉及一种电池状态调控装置及方法。
技术介绍
随着电子技术的快速发展，动力电池的应用领域愈发广泛，而对动力电池而言，每个单体电池相互之间因生产工艺问题会存在些许差异，从而使放电过程或充电过程会造成动力电池组中各电池单体上的电压数值及电压容量相互不同，影响动力电池组的最优性能及使用寿命。为保证动力电池能够发挥其最优性能，并延长其使用寿命，需要采用电池电压管控技术对各电池单体进行合理有效地电压均衡管理，减小电池单体之间的电压差。而目前，行业主流通常采用均衡电阻消耗电量高的电池单体的高于电量低的电池单体的电压的方式，或将电量高的电池单体的高于电量低的电池单体的电压部分转移到电量低的电池单体上的方式，来减小电池单体之间的电压差，以达到电压均衡管理的目的。但上述两种方式通常会因产生大量热量或多次无效充放电而使得电池单体存在较大的能量损耗，无法确保动力电池具有稳定的工作时长，且整体的电压均衡管理效果不佳。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种电池状态调控装置及方法，所述电池状态调控装置可在电池单体的充电过程或放电过程中对电池单体进行均衡效率高且能量损耗低的电压均衡管控，并可针对匹配的电池单体进行容错隔离，以提高电池系统的稳定工作时长及使用寿命。就装置而言，本申请实施例提供一种电池状态调控装置，所述装置应用于包括多组电池单体的电池系统，每组电池单体对应一个所述电池状态调控装置，多组所述电池单体通过各自对应的所述电池状态调控装置串联在一起，所述装置包括双向升降压电路、控制电路及通讯电路；所述双向升降压电路与所述电池单体及外部电子设备电性连接，使所述电池单体经所述双向升降压电路与所述外部电子设备传输电能信号；所述控制电路分别与所述电池单体及所述外部电子设备电性连接，用于采集所述电池单体处传输的第一电压数值，及所述外部电子设备处传输的第二电压数值；所述控制电路与所述通讯电路电性连接，用于通过所述通讯电路将采集到的所述第一电压数值发送给主控设备，并接收由所述主控设备在所述电池单体处于放电状态时根据多组电池单体各自对应的第一电压数值反馈的放电升降压比，或接收由所述主控设备反馈的容错控制信号；所述控制电路与所述双向升降压电路电性连接，用于生成放电升降压信号或充电升降压信号，并将生成的升降压信号发送给所述双向升降压电路，使所述双向升降压电路按照所述升降压信号，对在所述电池单体与所述外部电子设备之间传输的电能信号进行均衡升降压处理，其中所述放电升降压信号由所述控制电路在所述电池单体处于放电状态时根据获取到的放电升降压比及采集到的所述第二电压数值生成，所述充电升降压信号由所述控制电路在所述电池单体处于充电状态时根据所述电池单体的充电限制电压及采集到的所述第一电压数值生成；所述控制电路还用于在接收到所述容错控制信号时，根据所述容错控制信号生成容错隔离信号，并将所述容错隔离信号发送给所述双向升降压电路，使所述双向升降压电路对匹配的所述电池单体进行容错隔离。就方法而言，本申请实施例提供一种电池状态调控方法，所述方法应用于上述的电池状态调控装置，所述方法包括：实时检测自身是否接收到来自主控设备反馈的容错控制信号；当检测到自身接收到所述容错控制信号时，根据所述容错控制信号生成容错隔离信号，并按照所述容错隔离信号对电池单体进行容错隔离；当检测到自身未接收到所述容错控制信号时，实时检测所述电池单体是处于放电状态，还是处于充电状态；若检测到所述电池单体处于充电状态，则获取所述电池单体的充电限制电压及所述电池单体处当前传输的第一电压数值，并基于所述充电限制电压及所述第一电压数值生成充电升降压信号；按照所述充电升降压信号针对所述第一电压数值进行电压环调节及电流环调节，直至所述电池单体处传输的所述第一电压数值与所述充电限制电压相同；若检测到所述电池单体处于放电状态，则接收来自所述主控设备根据多组电池单体各自对应的第一电压数值反馈的与该电池单体匹配的放电升降压比，获取所述外部电子设备处当前传输的第二电压数值，并基于所述放电升降压比及所述第二电压数值生成包括目标放电电压数值的放电升降压信号；按照所述放电升降压信号针对所述第二电压数值进行电压环调节及电流环调节，直至所述外部电子设备处传输的所述第二电压数值与所述目标放电电压数值相同。相对于现有技术而言，本申请实施例提供的电池状态调控装置及方法具有以下有益效果：所述电池状态调控装置可在电池单体的充电过程或放电过程中对电池单体进行均衡效率高且能量损耗低的电压均衡管控，并可针对匹配的电池单体进行容错隔离，以提高电池系统的稳定工作时长及使用寿命。所述电池状态调控装置应用于包括多组电池单体的电池系统，每组电池单体对应一个所述电池状态调控装置，多组所述电池单体通过各自对应的所述电池状态调控装置串联在一起。所述电池状态调控装置包括双向升降压电路、控制电路及通讯电路。所述双向升降压电路与所述电池单体及外部电子设备电性连接，使所述电池单体经所述双向升降压电路与所述外部电子设备传输电能信号。所述控制电路分别与所述电池单体及所述外部电子设备电性连接，用于采集所述电池单体处传输的第一电压数值，及所述外部电子设备处传输的第二电压数值。所述控制电路与所述通讯电路电性连接，用于通过所述通讯电路将采集到的所述第一电压数值发送给主控设备，并接收由所述主控设备在所述电池单体处于放电状态时根据多组电池单体各自对应的第一电压数值反馈的放电升降压比，或接收由所述主控设备反馈的容错控制信号。所述控制电路与所述双向升降压电路电性连接，用于生成放电升降压信号或充电升降压信号，并将生成的所述升降压信号发送给所述双向升降压电路，使所述双向升降压电路按照所述升降压信号，对在所述电池单体与所述外部电子设备之间传输的电能信号进行均衡升降压处理，从而在电池单体的充电过程或放电过程中，对电池单体进行均衡效率高且能量损耗低的电压均衡管控。而同时所述控制电路还用于在接收到所述容错控制信号时，根据所述容错控制信号生成容错隔离信号，并将所述容错隔离信号发送给所述双向升降压电路，使所述双向升降压电路对匹配的所述电池单体进行容错隔离，从而通过容错隔离及电压均衡管控之间的配合，延长电池系统的稳定工作时长及使用寿命。其中，所述放电升降压信号由所述控制电路在所述电池单体处于放电状态时根据获取到的放电升降压比及采集到的所述第二电压数值生成，所述充电升降压信号由所述控制电路在所述外部电子设备向所述电池单体传输电能信号即电池单体充电时，根据所述电池单体的充电限制电压及采集到的所述第一电压数值生成。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请权利要求保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的电池系统的方框示意图。图2为本申请实施例提供的电池状态调控装置的第一种方框示意图。图3为本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池状态调控装置，其特征在于，应用于包括多组电池单体的电池系统，每组电池单体对应一个所述电池状态调控装置，多组所述电池单体通过各自对应的所述电池状态调控装置串联在一起，所述装置包括双向升降压电路、控制电路及通讯电路；所述双向升降压电路与所述电池单体及外部电子设备电性连接，使所述电池单体经所述双向升降压电路与所述外部电子设备传输电能信号；所述控制电路分别与所述电池单体及所述外部电子设备电性连接，用于采集所述电池单体处传输的第一电压数值，及所述外部电子设备处传输的第二电压数值；所述控制电路与所述通讯电路电性连接，用于通过所述通讯电路将采集到的所述第一电压数值发送给主控设备，并接收由所述主控设备在所述电池单体处于放电状态时根据多组电池单体各自对应的第一电压数值反馈的放电升降压比，或接收由所述主控设备反馈的容错控制信号；所述控制电路与所述双向升降压电路电性连接，用于生成放电升降压信号或充电升降压信号，并将生成的升降压信号发送给所述双向升降压电路，使所述双向升降压电路按照所述升降压信号，对在所述电池单体与所述外部电子设备之间传输的电能信号进行均衡升降压处理，其中所述放电升降压信号由所述控制电路在所述电池单体处于放电状态时根据获取到的放电升降压比及采集到的所述第二电压数值生成，所述充电升降压信号由所述控制电路在所述电池单体处于充电状态时根据所述电池单体的充电限制电压及采集到的所述第一电压数值生成；所述控制电路还用于在接收到所述容错控制信号时，根据所述容错控制信号生成容错隔离信号，并将所述容错隔离信号发送给所述双向升降压电路，以使所述双向升降压电路对匹配的所述电池单体进行容错隔离。...

【技术特征摘要】
1.一种电池状态调控装置，其特征在于，应用于包括多组电池单体的电池系统，每组电池单体对应一个所述电池状态调控装置，多组所述电池单体通过各自对应的所述电池状态调控装置串联在一起，所述装置包括双向升降压电路、控制电路及通讯电路；所述双向升降压电路与所述电池单体及外部电子设备电性连接，使所述电池单体经所述双向升降压电路与所述外部电子设备传输电能信号；所述控制电路分别与所述电池单体及所述外部电子设备电性连接，用于采集所述电池单体处传输的第一电压数值，及所述外部电子设备处传输的第二电压数值；所述控制电路与所述通讯电路电性连接，用于通过所述通讯电路将采集到的所述第一电压数值发送给主控设备，并接收由所述主控设备在所述电池单体处于放电状态时根据多组电池单体各自对应的第一电压数值反馈的放电升降压比，或接收由所述主控设备反馈的容错控制信号；所述控制电路与所述双向升降压电路电性连接，用于生成放电升降压信号或充电升降压信号，并将生成的升降压信号发送给所述双向升降压电路，使所述双向升降压电路按照所述升降压信号，对在所述电池单体与所述外部电子设备之间传输的电能信号进行均衡升降压处理，其中所述放电升降压信号由所述控制电路在所述电池单体处于放电状态时根据获取到的放电升降压比及采集到的所述第二电压数值生成，所述充电升降压信号由所述控制电路在所述电池单体处于充电状态时根据所述电池单体的充电限制电压及采集到的所述第一电压数值生成；所述控制电路还用于在接收到所述容错控制信号时，根据所述容错控制信号生成容错隔离信号，并将所述容错隔离信号发送给所述双向升降压电路，以使所述双向升降压电路对匹配的所述电池单体进行容错隔离。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双向升降压电路包括双向升降压控制芯片及双向升降压变换器；所述双向升降压控制芯片的信号接收端与所述控制电路电性连接，用于接收由所述控制电路传输的放电升降压信号、充电升降压信号及容错隔离信号中的任意一种信号；所述双向升降压变换器的第一电压传输端与所述电池单体电性连接，所述双向升降压变换器的第二电压传输端与所述外部电子设备电性连接，所述双向升降压控制芯片的电压调控端与所述双向升降压变换器的操作受控端电性连接，用于控制所述双向升降压变换器按照所述放电升降压信号对所述外部电子设备处传输的所述第二电压数值进行升降压调控，或控制所述双向升降压变换器按照所述充电升降压信号对所述电池单体处传输的所述第一电压数值进行升降压调控，或控制所述双向升降压变换器按照所述容错隔离信号对所述电池单体进行容错隔离。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括微控制器；所述微控制器的第一电压采集端与所述第一电压传输端电性连接，用于采集所述电池单体处传输的所述第一电压数值；所述微控制器的第二电压采集端与所述第二电压传输端电性连接，用于采集所述外部电子设备处传输的所述第二电压数值；所述微控制器的通讯端与所述通讯电路电性连接，用于通过所述通讯电路与所述主控设备进行数据交互；所述微控制器的控制端与所述双向升降压控制芯片的信号接收端电性连接，用于向所述双向升降压控制芯片传输所述放电升降压信号或所述充电升降压信号或所述容错隔离信号。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述通讯电路包括控制器局域网络CAN收发器、双向瞬态电流抑制器及共模抑制线圈；所述CAN收发器的内部连接端与所述微控制器的通讯端电性连接，所述CAN收发器的外部连接端经所述共模抑制线圈与所述主控设备电性连接，所述双向瞬态电流抑制器与所述共模抑制线圈连接。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：申永鹏，葛高瑞，刘安康，杨小亮，赵俊，武洁，邱洪波，王明杰，郑竹风，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41