CN104935057A - 一种锂离子电池组均衡方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池组均衡方法及***，一级均衡模块对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；二级均衡模块对相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；三级均衡模块对相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；处理器获取电压信息，并依据电压信息生成均衡控制指令，以控制一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作。上述技术方案中，由上述一级均衡模块、二级均衡模块、三级均衡模块及处理器组成的均衡***结构简单、成本低，并且通过修改处理器中的均衡算法就可以方便快捷地改变整个均衡***的均衡机制，以此实现了简单便捷地对各均衡模块工作状态进行控制的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电池均衡技术领域，特别是涉及一种锂离子电池组均衡方法及***。
背景技术
当今，由各节电池单元串联连接形成的锂离子电池组被广泛应用于电动汽车中，以此作为电动汽车的能量来源。
在使用锂电子电池组的过程中，由于每节电池单元的参数在出厂时的细微差别，以及使用过程中不同内阻、不同环境温度等原因，都可能会导致不同电池单元的充电、放电速率不同。当它们串联在一起组成电池组并进行充电时，就有可能出现在充电时有部分电池单元提前充满电，而放电时部分电池单元提前放完电的情况。因此，锂离子电池组必须要有均衡***来均衡上述的不平衡情况。
现有技术中，通常采用主动均衡方案对电池组进行均衡，主动均衡方案均衡电流大，能量损耗较少，但是整个均衡***的结构比较复杂，成本也很高，并且很难实现对均衡模块的当前工作状态进行控制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池组均衡方法及***，以实现均衡***结构简单、成本低，且简单快捷地对均衡模块工作状态进行控制操作的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池组均衡方法，应用于锂离子电池组均衡***，该***包括一级均衡模块、二级均衡模块、三级均衡模块及处理器，该方法包括：
一级均衡模块对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；
二级均衡模块对所述锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；
三级均衡模块对所述锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；
处理器获取所述电压信息，并依据所述电压信息生成均衡控制指令，以控制所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作；
其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，所述两节电池单元为所述一级均衡模块均衡的相邻单节电池单元，所述四节电池单元为所述二级均衡模块均衡的相邻两节电池单元。
上述方法中，优选的，利用RS485通信协议获取所述一级均衡模块采集的电压信息。
上述方法中，优选的，还包括：
对所述锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作。
上述方法中，优选的，还包括：
当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警。
上述方法中，优选的，还包括：
当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块进入自主均衡模式。
本发明还提供了一种锂离子电池组均衡***，包括：
一级均衡模块，用于对所述锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；
二级均衡模块，用于对所述锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；
三级均衡模块，用于对所述锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；
处理器，用于获取所述一级均衡模块采集的电压信息，并依据所述电压信息生成均衡控制指令，以控制所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作；
其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，所述两节电池单元为所述一级均衡模块均衡的相邻单节电池单元；所述四节电池单元为所述二级均衡模块均衡的相邻两节电池单元。
上述***中，优选的，所述一级均衡模块还包括：
过压保护子模块，用于对所述锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作。
上述***中，优选的，还包括：
报警模块，用于当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警。
以上本发明提供的一种锂离子电池组均衡方法及***中，一级均衡模块对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；二级均衡模块对锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；三级均衡模块对锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；处理器获取电压信息，并依据该电压信息生成均衡控制指令，以控制一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作。由于处理器中有预先设置的均衡算法，这个均衡算法决定了整个***的均衡机制，因此，通过修改处理器中的均衡算法就可以方便快捷地改变整个均衡***的均衡机制，以此实现了简单便捷地对各均衡模块工作状态进行控制的目的。同时，由上述一级均衡模块、二级均衡模块、三级均衡模块及处理器组成的均衡***结构简单、成本低，当锂离子电池组中电池单元的数目需要增减时，只需要增减相应的均衡模块数量，就可以快速地完成方案的修改。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡***的一结构框图示意图；
图3为本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡***的另一结构框图示意图；
图4为本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡***的再一结构框图示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种锂离子电池组均衡方法及***，以实现均衡***结构简单、成本低，且简单快捷地对均衡模块工作状态进行控制操作的目的。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1、图2和图3，图1示出了本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡方法的流程图，图2示出了本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡***的结构框图示意图，以及图3示出了本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡***的另一结构框图示意图。图中，BAT1、BAT2、……均为单节电池单元；
本发明的锂离子电池组均衡方法应用于锂离子电池组均衡***100，该***100包括一级均衡模块101、二级均衡模块102、三级均衡模块103及处理器104，该方法具体可以包括如下步骤：
步骤S100、一级均衡模块101对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；
步骤S101、二级均衡模块102对锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；
步骤S102、三级均衡模块103对锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；
步骤S103、处理器104获取电压信息，并依据电压信息生成均衡控制指令，以控制一级均衡模块101、二级均衡模块102及三级均衡模块103执行相应的状态均衡操作；
在步骤S103中，具体地，根据实际需要，处理器104可以对上述各均衡模块下达强制均衡控制指令，以强制控制个均衡模块执行相应的状态均衡操作；
进一步地，对于处理器104获取电压信息的方式，其可以利用RS485通信协议获取一级均衡模块101采集的电压信息。在实际应用中，处理器104可以为电池管理***(Battery Management System，简称BMS)，以下以BMS为例进行说明；
其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，两节电池单元为一级均衡模块101均衡的相邻单节电池单元，四节电池单元为二级均衡模块102均衡的相邻两节电池单元。
具体地，结合附图进行举例说明：
一级均衡模块101对相邻的BAT7和BAT8之间的状态进行均衡；
二级均衡模块102对两节电池单元I和两节电池单元II之间的状态进行均衡，其中，两节电池单元I由BAT7和BAT8构成，两节电池单元II由BAT5和BAT6构成，这里的两节电池单元I和两节电池单元II均为两节电池单元；
三级均衡模块103对四节电池单元①和四节电池单元②之间的状态进行均衡，其中，四节电池单元①由相邻的两节电池单元I和两节电池单元II构成，四节电池单元②由相邻的两节电池单元III和两节电池单元IV构成，两节电池单元III由BAT3和BAT4构成，两节电池单元IV由IBAT1和BAT2构成。
上述本实施例所公开的锂离子电池组均衡方法，由于BMS中有预先设置的均衡算法，这个均衡算法决定了整个***的均衡机制，因此，通过修改处理器104中的均衡算法就可以方便快捷地改变整个均衡***的均衡机制，也就是说，只需要升级BMS软件就能完成均衡方案升级，以此实现了简单便捷地对各均衡模块工作状态进行控制的目的。同时，由上述一级均衡模块101、二级均衡模块102、三级均衡模块103及处理器104组成的均衡***结构简单、成本低，当锂离子电池组中电池单元的数目需要增减时，只需要增减相应的均衡模块数量，就可以快速地完成方案的修改。
除此之外，在锂离子电池组均衡方法应用的锂离子电池组均衡***中，能量在电池间传递，减少了能量的损耗。
参考图3和图4，图4示出了本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡***的再一结构框图示意图，为了提高***的可靠性，一级均衡模块101还包括过压保护子模块，基于此，还可以利用该过压保护子模块对锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作。本实施例中，电压采样和过压保护优选的只需要在一级均衡模块101中实现，该模块通过485通信向BMS上传电压信息，BMS根据电池组整体的电压信息下达均衡控制指令，强制控制一、二、三级均衡模块103的均衡状态。
具体地，控制芯片OR-ing FET Controller和外部MOS管共同构成过压保护模块；
为了进一步地提高***的可靠性，本发明实施例中，均衡***100还拥有一条独立的紧急报警通道，当获取一级均衡模块101采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警。这时，为了保证各均衡模块的正常工作，一级均衡模块101、二级均衡模块102及三级均衡模块103进入自主均衡模式，不再由BMS统一控制。
综上可以看出，本发明实施例实现了采样通信保护控制均衡的一体化设计，将电压采样、过压保护、工作状态控制、电池均衡、数据通信等各种功能整合为一个均衡模块，并采用多级均衡结构，其中一级均衡模块101负责单节之间的电池均衡，二级均衡模块102负责两节和两节之间的电池均衡，三级均衡模块103负责四节和四节之间的电池均衡。进一步地，采用多级的独立均衡单元构建整个均衡***，根据需要增减均衡单元的数量；在一级均衡单元中增加采样功能，将采样数据传给BMS以后，控制整个均衡***的工作状态；能量在电池间传递，减少了能量的损耗。
与上述本发明实施例提供的一种锂离子电池组均衡方法相对应，本发明实施例还提供了一种锂离子电池组均衡***，参考图2，该***100可以包括如下内容：
一级均衡模块101，用于对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；
二级均衡模块102，用于对锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；
三级均衡模块103，用于对锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；
处理器104，用于获取一级均衡模块101采集的电压信息，并依据电压信息生成均衡控制指令，以控制一级均衡模块101、二级均衡模块102及三级均衡模块103执行相应的状态均衡操作；
其中，锂离子电池组包括至少一节电池单元，两节电池单元为一级均衡模块101均衡的相邻单节电池单元；四节电池单元为二级均衡模块102均衡的相邻两节电池单元。
优选的，一级均衡模块101还可以包括：
过压保护子模块，用于对锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作。
优选的，上述均衡***100还可以包括：
报警模块，用于当获取一级均衡模块101采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于***类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种锂离子电池组均衡方法及***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种锂离子电池组均衡方法，其特征在于，应用于锂离子电池组均衡***，该***包括一级均衡模块、二级均衡模块、三级均衡模块及处理器，该方法包括：
所述一级均衡模块对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；
所述二级均衡模块对所述锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；
所述三级均衡模块对所述锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；
所述处理器获取所述电压信息，并依据所述电压信息生成均衡控制指令，以控制所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作；
其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，所述两节电池单元为所述一级均衡模块均衡的相邻单节电池单元，所述四节电池单元为所述二级均衡模块均衡的相邻两节电池单元。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用RS485通信协议获取所述一级均衡模块采集的电压信息。
3.如权利要求1或2任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块进入自主均衡模式。
6.一种锂离子电池组均衡***，其特征在于，包括：
一级均衡模块，用于对所述锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；
二级均衡模块，用于对所述锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；
三级均衡模块，用于对所述锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；
处理器，用于获取所述一级均衡模块采集的电压信息，并依据所述电压信息生成均衡控制指令，以控制所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作；
其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，所述两节电池单元为所述一级均衡模块均衡的相邻单节电池单元；所述四节电池单元为所述二级均衡模块均衡的相邻两节电池单元。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述一级均衡模块还包括：
过压保护子模块，用于对所述锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作。
8.如权利要求7所述的***，其特征在于，还包括：
报警模块，用于当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shen Baoxing Inventor after: Zhou Bin Inventor after: Zhao Huanwei Inventor after: Mao Jianwei Inventor after: Li Liang Inventor after: Li Bo Inventor after: Zheng Zhengxian Inventor after: Zhang Fan Inventor after: Chen Panxia Inventor after: Zhu Jinwei Inventor after: Su Fang Inventor before: Zheng Zhengxian Inventor before: Zhang Fan Inventor before: Chen Panxia Inventor before: Zhu Jinwei Inventor before: Su Fang Inventor before: Zhou Bin Inventor before: Zhao Huanwei |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160311 Address after: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: ELECTRIC AUTOMOBILE SERVICE BRANCH, STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER COMPANY Applicant after: Hangzhou Power Supply Company, State Grid Zhejiang Electric Power Company Applicant after: Hangzhou Dayou Technology Development Co., Ltd. Applicant after: Hangzhou Bmser Technology Co., Ltd. Address before: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: Hangzhou Power Supply Company, State Grid Zhejiang Electric Power Company Applicant before: Hangzhou Dayou Technology Development Co., Ltd. Applicant before: Hangzhou Bmser Technology Co., Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150923 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |