專利名稱：一種快速判斷磷酸鐵鋰電池(組)荷電保持率(SoC)的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種快速判斷磷酸鐵鋰電池(組)荷電保持率的電路技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速判斷磷酸鐵鋰電池(組)SoC的電路。
背景技術(shù)：
[0002]近年來(lái)，由于能源危機(jī)，尤其是溫室氣體排放所導(dǎo)致的氣候變暖問(wèn)題，使用低排放的環(huán)保能源已經(jīng)成為了迫切要求。因此，太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源的開(kāi)發(fā)與利用得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。然而，太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電等都是不穩(wěn)定的能源，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的前提是解決儲(chǔ)能的問(wèn)題；而電動(dòng)汽車因排放低(或零排放)、較高的能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，其研究和應(yīng)用獲得了巨大進(jìn)展，鋰離子電池由于具有工作電壓高、比能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)以及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，首先在移動(dòng)通訊設(shè)備、移動(dòng)電子設(shè)備等領(lǐng)域獲得了巨大的成功，目前正在向大型儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)汽車領(lǐng)域擴(kuò)張，全球范圍內(nèi)的新能源戰(zhàn)略為動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展提供了一個(gè)前所未有的平臺(tái)。[0003]磷酸鐵鋰具有長(zhǎng)循環(huán)壽命、高安全性以及較高的理論電化學(xué)容量而成為了電動(dòng)汽車用鋰離子電池、儲(chǔ)能電池的理想正極材料。因此，磷酸鐵鋰電池(組)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在儲(chǔ)能電池、動(dòng)力電池上。動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池在使用過(guò)程中，獲取精確的荷電狀態(tài)，能夠有效的避免過(guò)充電、過(guò)放電等對(duì)電池的破壞性操作，延長(zhǎng)電池壽命，這就需要隨時(shí)對(duì)電池的荷電保持率(SoC)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證電池組安全運(yùn)行。然而，荷電狀態(tài)為不可直接測(cè)量的參數(shù)，只能通過(guò)電流、電壓、溫度以及其它可獲取的電池信息對(duì)其進(jìn)行估計(jì)。由于磷酸鐵鋰在充放電過(guò)程中存在明顯的相變界面，因此，磷酸鐵鋰電池(組)充放電過(guò)程中總是會(huì)出現(xiàn)很長(zhǎng)的電壓平臺(tái)，使得磷酸鐵鋰電池(組)的SoC估算變得極其困難。[0004]目前，獲取SoC最簡(jiǎn)單的辦法就是完全的放電實(shí)驗(yàn)，但是這是一種離線的方法，耗費(fèi)大量時(shí)間并且會(huì)改變電池的老化程度。目前使用的在線方法有安時(shí)電量法、電路模型法、 內(nèi)阻測(cè)量法、卡爾曼濾波法等，這些方法不僅復(fù)雜而且誤差很大。因此，急需發(fā)展一種能夠快速準(zhǔn)確判斷磷酸鐵鋰電池(組)SoC的方法。[0005]本實(shí)用新型通過(guò)將磷酸鐵鋰電池(組)與特定電子元件連接組成電路，通過(guò)特定的電子元件的調(diào)節(jié)，將磷酸鐵鋰電池(組)中流經(jīng)的電流轉(zhuǎn)化成錳酸鋰電路中的電流，因此，錳酸鋰電池的SoC和磷酸鐵鋰電池(組)的SoC呈線性關(guān)系。通過(guò)對(duì)錳酸鋰電池的SoC 的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磷酸鐵鋰電池(組)的SoC快速判斷，耗費(fèi)時(shí)間少，判斷準(zhǔn)確、快速，方便操作，對(duì)電池沒(méi)有任何影響。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種快速判斷磷酸鐵鋰電池(組)荷電保持率(SoC) 的電路，包括輸入電路和輸出電路。[0007]所述輸入電路包括磷酸鐵鋰電池組、電流放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)，其中，磷酸鐵鋰電池組與電流放大器電連接，電流放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)電連接，構(gòu)成一個(gè)輸入回路。[0008]所述輸出電路包括繼電器、錳酸鋰電池、負(fù)載、電量管理IC、開(kāi)關(guān)，其中，所述輸入電路的單片機(jī)與繼電器電連接，繼電器與負(fù)載電連接，負(fù)載與開(kāi)關(guān)電連接，開(kāi)關(guān)與錳酸鋰電池電連接，錳酸鋰電池與電量管理IC電連接，構(gòu)成一個(gè)輸出回路。[0009]綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是，克服了放電實(shí)驗(yàn)這種離線的方法耗費(fèi)大量時(shí)間并且會(huì)改變電池的老化程度，和目前的在線方法操作復(fù)雜、誤差大的缺點(diǎn)，提供了一種耗費(fèi)時(shí)間少，判斷準(zhǔn)確、快速，方便操作，對(duì)電池沒(méi)有任何影響的判斷磷酸鐵鋰電池(組)荷電保持率(SoC)的電路。


[0010]圖1是本發(fā)明的控制電路示意圖，其中圖1-1為輸入電路，圖1-2為輸出電路。
具體實(shí)施方式
[0011]實(shí)施例1:[0012]如圖1所示，1是磷酸鐵鋰電池組，2是電流放大器，3是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，4是單片機(jī)，5 是繼電器，6是負(fù)載，7是開(kāi)關(guān)，8是錳酸鋰電池，9是電量管理IC ；本發(fā)明所述的一種快速判斷磷酸鐵鋰電池(組)SoC的方法，是通過(guò)在電池組上連接一個(gè)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，包括輸入電路和輸出電路；[0013]所述輸入電路包括磷酸鐵鋰電池組1、電流放大器2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、單片機(jī)4 ；所述輸出電路包括繼電器5、錳酸鋰電池8、負(fù)載6、電量管理IC 9、開(kāi)關(guān)7 ；[0014]其中，電流放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用是分析控制電路中的總電流，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)；單片機(jī)的作用是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析判斷，并發(fā)出指令，令輸出電路以一定的電流通過(guò)，并且單片機(jī)在工作時(shí)可以根據(jù)磷酸鐵鋰電池組的電容量和錳酸鋰電池的電容量值自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得磷酸鐵鋰電池組的電容量等于錳酸鋰電池的電容量的整數(shù)倍。繼電器的作用是控制輸出電路工作或休息；電量管理IC的作用是檢測(cè)錳酸鋰電池的荷電保持率。[0015]具體電路連接為將一組磷酸鐵鋰電池(k個(gè)單體電池)通過(guò)一定的方式連接，電池組的容量為CF，磷酸鐵鋰電池組與電流放大器電連接，電流放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)電連接，構(gòu)成一個(gè)輸入回路；所述輸入電路的單片機(jī)與繼電器電連接， 繼電器與負(fù)載電連接，負(fù)載與開(kāi)關(guān)電連接，開(kāi)關(guān)與錳酸鋰電池電連接，錳酸鋰電池與電量管理IC電連接，構(gòu)成一個(gè)輸出回路；輸入電路通過(guò)磷酸鐵鋰電池組的充放電控制所述輸出電路中錳酸鋰電池的充放電。[0016]磷酸鐵鋰電池組放電時(shí)的SoC估算[0017]當(dāng)輸入電路中磷酸鐵鋰電池組和輸出電路中錳酸鋰電池均處于滿電狀態(tài)時(shí)，假設(shè)它們的容量分別為CF與CM。輸入電路中磷酸鐵鋰電池組開(kāi)始放電時(shí)，電路中的總電流強(qiáng)度為I，控制電路同時(shí)啟動(dòng)工作，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入電路的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出指令，令輸出電路中的錳酸鋰電池以I/n(n為大于1的正整數(shù)且nCM > CF) 的電流強(qiáng)度放電，繼電器接收到單片機(jī)的指令后迅速閉合，錳酸鋰電池以I/n的電流強(qiáng)度放電。設(shè)輸入電路中的磷酸鐵鋰電池組放電時(shí)間為t，放電結(jié)束以后，輸出電路中電量管理 IC顯示錳酸鋰電池的荷電保持率為SM，則磷酸鐵鋰電池組的荷電保持率為[0018]SF= (CF-It)/Cf X 100% (1)[0019]錳酸鋰磷電池組的荷電保持率為[0020]Sm =(CM-^)/CM XlOOVo(2)[0021]將O)式代入(1)式得nC[0022]Sf=I--^(I-Sm)⑶[0023](3)式中CF、CM\、η均已知，在SM可以通過(guò)電量管理IC檢測(cè)情況下，可以簡(jiǎn)單求得SF，而單片機(jī)可以根據(jù)CF、CM值調(diào)節(jié)η的大小，使得Cf = nCM,則(3)式可簡(jiǎn)化為[0024]Sf = Sm(4)[0025]綜上所述，可以直接從輸出電路中電量管理IC中讀出放電時(shí)磷酸鐵鋰電池組的荷電保持率SF。[0026]實(shí)施例2 [0027]磷酸鐵鋰電池組充電時(shí)的SoC估算[0028]充電之前，將輸出電路中的開(kāi)關(guān)K置于斷開(kāi)狀態(tài)，將錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池組的充電端口均插入充電電源，當(dāng)磷酸鐵鋰電池組總充電電流為I'時(shí)，通過(guò)輸入電路強(qiáng)制輸出電路中的錳酸鋰電池以Γ /n電流強(qiáng)度充電，假設(shè)它們的容量分別為CF'與CM'。 輸入電路中磷酸鐵鋰電池組開(kāi)始充電時(shí)，電路中的總電流強(qiáng)度為Γ，控制電路同時(shí)啟動(dòng)工作，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將控制電路的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出指令，令輸出電路中的錳酸鋰電池以Γ /η(η為大于1的正整數(shù)且nCM' > CF')的電流強(qiáng)度充電，繼電器接收到單片機(jī)的指令后迅速閉合，錳酸鋰電池以Γ /n的電流強(qiáng)度充電。設(shè)輸入電路中的磷酸鐵鋰電池組充電時(shí)間為t'，充電結(jié)束以后，輸入電路中磷酸鐵鋰電池組荷電保持率為SF'，輸出電路中電量管理IC顯示錳酸鋰電池的荷電保持率為SM'，[0029]推斷方法同實(shí)施例1.[0030]綜上所述，可以直接從輸出電路中電量管理IC中讀出充電時(shí)磷酸鐵鋰電池組的荷電保持率SF'。[0031]以上對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本實(shí)用新型實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，在具體實(shí)施方式
以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1. 一種快速判斷磷酸鐵鋰電池(組)荷電保持率(SoC)的電路，其特征在于包括輸入電路與輸出電路；所述輸入電路包括磷酸鐵鋰電池組、電流放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)，其中，磷酸鐵鋰電池組與電流放大器電連接，電流放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)電連接，構(gòu)成一個(gè)輸入回路；所述輸出電路包括繼電器、錳酸鋰電池、負(fù)載、電量管理IC、開(kāi)關(guān)，其中，所述輸入電路的單片機(jī)與繼電器電連接，繼電器與負(fù)載電連接，負(fù)載與開(kāi)關(guān)電連接，開(kāi)關(guān)與錳酸鋰電池電連接，錳酸鋰電池與電量管理IC電連接，構(gòu)成一個(gè)輸出回路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種快速判斷磷酸鐵鋰電池(組)荷電保持率(SoC)的電路，其包括輸入電路和輸出電路，所述輸入電路包括與磷酸鐵鋰電池組電連接的電流放大器、與電流放大器電連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接的單片機(jī)；所述輸出電路包括與所述輸入電路的單片機(jī)電連接的繼電器，與所述繼電器電連接的負(fù)載，與所述負(fù)載電連接的開(kāi)關(guān)、與所述開(kāi)關(guān)電連接的錳酸鋰電池以及與所述錳酸鋰電池電連接的電量管理IC。本實(shí)用新型所述判斷磷酸鐵鋰電池(組)荷電保持率(SoC)的電路耗費(fèi)時(shí)間少、判斷準(zhǔn)確、快速、方便操作且對(duì)電池沒(méi)有任何影響。
文檔編號(hào)G01R31/36GK202330664SQ20112037924
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者唐道平, 曾堅(jiān)義, 曾紀(jì)術(shù), 續(xù)耀華, 郭永興, 陶芝勇 申請(qǐng)人:深圳市海盈科技有限公司