蓄电池均衡充放电控制系统技术方案

一种蓄电池均衡充放电控制系统，包括电池组正极、电池组负极、放电模块和CPU控制器，放电模块包括放电开关控制单元和放电开关，每一个单体电池与一个放电开关并联，放电开关控制单元和所述CPU控制器连接，CPU控制器设有单根与充电器数据传输的通讯线，每根通讯线均与一线通讯线连接；所述放电模块还包括电池电压检测单元，所述电池电压检测单元与电压检测支路连接，所述电压检测支路包括电阻R1和电阻R2，所述电压检测支路与单体电池并联，所述电阻R1和R2的连接节点与所述电池电压检测单元连接；所述一线通讯线与充电器、放电控制器连接。本发明专利技术简化结构、降低成本、适用性良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池组充放电技术，尤其是一种蓄电池均衡充放电控制系统。
技术介绍
为了达到延长蓄电池组的使用寿命，在蓄电池组充放电行业一般使用均衡充电模式，确保每只单体电池的充电电压、充电电流和温度均能在蓄电池的安全工作范围，确保蓄电池充足电而又不会出现过充电现象及温度失控现象，确保蓄电池组的使用寿命和安全可靠运行。但常规均衡充电模式接线复杂，成本高，而蓄电池的使用已经应用到我们生活的每个领域，好的均衡充电方式不能适应大批量推广和应用。还有的均衡充电是利用放电时是串联放电，充电时是并联充电，加一组串并联转换开关组，电池组内单体电池越多，电路就越复杂。也还有充电器与蓄电池组之间使用复杂的多芯插头，使得充电器与均衡充电模块之间接线复杂，不利于大批量推广。另外，复杂系统均衡充电使用软件通讯系统来控制，要用到多芯的通讯控制插头与插座；通用充电方式是二芯输出直接接到蓄电池组的正负极二端，大部分使用“品”字形充电器插座，如要用多芯插头与插座，成本也高，充电器也相当复杂，不易于大批量推广。
技术实现思路
为了克服已有蓄电池充放电技术的结构复杂、成本高、适用性较差的不足，本专利技术提供一种简化结构、降低成本、适用性良好的蓄电池均衡充放电控制系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种蓄电池均衡充放电控制系统，包括电池组正极和电池组负极，所述电池组正极和电池组负极分别与串联的多组单体电池连接，所述串联的多组单体电池通过负载开关与蓄电池放电负载连接，所述控制系统还包括放电模块和CPU控制器，所述放电模块包括放电开关控制单元和放电开关，每一个单体电池与一个放电开关并联，所述放电开关控制单元和所述CPU控制器连接，所述CPU控制器设有单根与充电器数据传输的通讯线，每根通讯线均与一线通讯线连接；所述放电模块还包括电池电压检测单元，所述电池电压检测单元与电压检测支路连接，所述电压检测支路包括电阻Rl和电阻R2，所述电压检测支路与单体电池并联，所述电阻Rl和R2的连接节点与所述电池电压检测单元连接；所述一线通讯线与充电器、放电控制器连接，其中，所述充电器包括用以根据电池电压检测单元的数据计算每一个单体电池的实时电压参数的充电电压参数计算单元；用以当某一单体电池的电压高于预设电压值时向放电开关发出脉冲放电指令，并直到所有单体电池的电压均高于预设电压值时发出充电完成状态指示的充电实时控制模块；所述放电控制器包括用以根据电池电压检测单元的数据计算每一个单体电池的实时电压参数的放电电压参数计算单元；用以当某一单体电池的电压低于预设电压值时向负载开关发出关断指令的放电控制单元。进一步，所述放电模块还包括温度检测单元，单体电池上安装温度传感器，所述温度传感器与温度检测单元连接。再进一步，所述充电器包括用以根据温度检测单元的数据计算每一个单体的实时工作温度的充电工作温度计算单元；用以依照某一单体电池的当前温度确定放电电流的大小的充电温度实时监控模块。所述放电控制器包括用以根据温度检测单元的数据计算每一个单体的实时工作温度的放电工作温度计算单元；用以当某一单体电池的温度达到预设的阈值温度，发出告警指令或发出减小放电电流指令的放电温度实时监控模块。所述充电器还包括用以保存上电时的每个单体电池的温度的上电环境温度计算单元。所述放电控制器还包括用以保存上电时的每个单体电池的温度的上电环境温度计算单元。所述充电器还包括用以向放电模块发送握手协议，通过时钟信号启动辅助电源的充电节能控制单元。所述放电控制器还包括用以向放电模块发送握手协议，通过时钟信号启动辅助电源的放电节能控制单元。所述充电器还包括用以计算单体电池充电的容量容量等于实际充电电流与时间的积，然后根据单体电池的容量差别启动充电器脉冲充电和放电模块的负脉冲放电进行正负修复的修复控制单元。本专利技术的技术构思为在蓄电池组内单体电池上关联一个只有一个放电开关的放电功能模块(下面简称“放电模块”)，随着CPU控制芯片的大批量推广，其价格已经做到相当低了，大家都知道CPU控制软件编制与修改相当方便，CPU之间通讯也相当方便，有 RS232，RS485，CAN, USB等等通讯方式，但这些常用的方式，均要多根线进行通讯，再加上充电器的电源正负极二根线，使得在这个均衡充电行业的好处不能大面积的推广。利用CPU自制的一线传输原理，使用CPU的一根线进行双向通讯，把电池组内“放电模块”检测到的每一组单体电池的电压、温度参数反馈给控制中心，使得整体蓄电池组与充电器之间只用到三根线，这样系统就会变化得相当简单，成本也低、单体电池的放电模块可以做成一致，硬件完全可以做到相同，方便批量生产，同时又因为模块是用独立的CPU控制，可以在写程序时写入唯一的IP地址，这样与主控充电器等之间通讯时会自动把自己的 IP地址发出去，主控程序无须知道此模块充电或放电时位于电池组是哪一位置，只要根据通讯数据，自动判定下发命令让此“放电模块”执行各种命令。可以预先给“放电模块”写入几种不同的命令，如PWM放电，电池电压采样结果回送，温度测量回传，恒流放电等等。充电器等控制系统只要通过相应检测数据，综合作出不同的命令就可以达到命令所达到的目的。只用到一只放电开关K1，可以做成PWM放电也可做成恒流放电，由CPU的软件去完成。与充电器的连接也只有三根线各“放电模块”之间能通讯线可以直接相连接后接到外部总控制的通讯线上，因为 “放电模块”是独立的，只是按命令去执行，所以“放电模块”之间无须通讯，只是一个执行元件，一个可软件通讯的执行元件。充电器的控制方案为先向“放电模块”发送握手协议，可连续发送多次，目的是让 “放电模块”先启动辅助电源，因为通讯线只有产生CLK信号时，“放电模块”的辅助电源才会工作，这样“放电模块”处于节能状态，握手协议可，充电器就知道“放电模块”的IP地址， 方便下一步控制，当然也可以在组装时调试好充电器与“放电模块”的配合，把IP地址直接写到充电器中。充电前先循环检测单体电池的电压与温度后，并记录充电器的控制系统中，作为电池的环境温度及起始电压启动充电器的充电电源输出给蓄电池组串联充电，同时不断循环检测单体电池的电压与温度，并通过计算，如果某一单体电压高于一个预先设定的电压Vx后就通过“命令输出模块”给此单体电池发送脉冲放电命令，直到所有的单体电池均能达到这个设定值， 并记录所有的命令执行时间，由系统计算出单体电池充电的容量(实际充电电流与时间的积)，然后根据单体电池的容量差别启动充电器脉冲充电和“放电模块”的负脉冲放电进行正负修复电池组。通过检测电池的温度(电池的实际工作温度)来决定“放电模块”放电电流的大小，可以是PWM放电也可以是恒流放电，如果单体电池温度过高达到报警设定温度值时应该立即停止充电，保护电池。放电控制器的控制方案为先向“放电模块”发送握手协议，可连续发送多次，目的是让“放电模块”先启动辅助电源，因为通讯线只有产生CLK信号时，“放电模块”的辅助电源才会工作，这样“放电模块”处于节能状态，握手协议可，充电器就就知道“放电模块”的 IP地址，方便下一步控制，当然也可以在组装时调试好充电器与“放电模块”的配合，把IP 地址直接写到充电器中。放电前先循环检测单体电池的电压与温度后，并记录充电器的控制系统中，作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张天龙，
申请(专利权)人：浙江凯能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：