CN107444158B - 一种模块化电池包***的均衡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池均衡技术领域，公开了一种模块化电池包***的均衡方法。采用电池管理***(BMS)分别检测多个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，并判断中任意两个电压之间的压差是否为0；如果是，则BMS控制与各个电池组串联的第一继电器闭合，完成上电；如果否，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制各个第二继电器闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电。实现模块化电池包组成的电池组***的自动均衡。本发明还公开了一种模块化电池包***的均衡***。

Description

一种模块化电池包***的均衡方法
技术领域
本发明涉及电池均衡技术领域，特别是一种模块化电池包***的均衡方法。
背景技术
对于电动汽车，换电模式通过可拆卸的电池，可以解决电动汽车续航里程短、充电时间长的难题；但目前电动汽车的换电模式大多是更换整块动力电池，换电过程较为复杂，而且必须依靠专用机械装置进行操作和实施，限制了换电模式的灵活性和便捷性。而通过将动力电池设计成为模块化的小型电池包，不仅可以将电池快换过程便捷地进行人工操作，而且在动力电池退役后方便地进行梯次利用。将动力电池设计为模块化的小型电池包，模块化的电池包的均衡问题成为此类动力电池使用的关键因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了实现电池包在快换过程中的均衡功能，提供了一种模块化电池包***的均衡方法。
本发明采用的技术方案如下：一种模块化电池包***的均衡方法，包括以下过程：步骤1、采用BMS分别检测N个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，所述N为大于1的自然数，并判断中任意两个电池组电压之间的压差是否为0；步骤2、如果是，则BMS控制与各个电池组串联的第一继电器闭合，完成上电；如果否，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制各个第二继电器闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电。
进一步的，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，所述每个模块化电池包可以进行更换。
进一步的，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻通过以下过程实现：在与各个第一继电器并联的第二继电器回路上，均设置一个均衡电阻与第二继电器串联。
进一步的，所述均衡电阻的阻值
Figure BDA0001375362350000021
其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
本发明还公开了一种模块化电池包***的均衡***，包括电池管理***和多个电池回路，所述多个电池回路并联，所述每一个电池回路包括电池组、第一继电器、第二继电器和均衡电阻，所述电池组两端均连接电池管理***，所述第一继电器与电池组串联，所述第二继电器和均衡电阻组成串联回路，所述串联回路与第一继电器并联。
进一步的，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，所述每个模块化电池包可以进行更换。
进一步的，所述均衡电阻的阻值
Figure BDA0001375362350000022
其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
(1)通过BMS检测及控制，实现模块化电池包***的自动均衡，可以方便快捷地实现模块化电池包的快换功能。
(2)通过结合均衡电阻的设计，可以实现存在压差的并联模块化电池包的自动均衡。
附图说明
图1是本发明模块化电池包***的均衡方法的流程示意图。
图2是本发明模块化电池包***的均衡***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
在用电量大而且用电要求高的电动汽车上，通常将动力电池设计为模块化电池包，将模块化的电池包组合起来进行供电。随着模块化电池包的使用，部分模块化电池包与其它模块化电池包可能出现压差的情况，本方案通过继电器和均衡电阻的配合实现模块电池包***的自动均衡。
如图1所示，一种模块化电池包***的均衡方法，步骤1、采用BMS分别检测N个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，所述电池组由多个串联的模块化电池包组成，并判断VBAT1，VBAT2…VBATN中任意两个电压之间的压差是否为0，即是否存在不均衡的情况；步骤2、如果是，即不存在压差，BMS就会发送n个高电平，让所有第一继电器的控制线圈接通12V/24V的电源，第一继电器控制线圈通电，第一继电器的主触点就会吸合，完成上电，此时每个电池组与对应的第一继电器组成的回路电压相等，具有相等电压的回路并联后，一端作为正极一端作为负极；如果否，即存在压差，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制给各个第二继电器使之闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压VBAT1，VBAT2…VBATN均衡，然后BMS会发送n个低电平，所有第二继电器控制线圈断开12V/24V电源，使主触点断开；然后因为电池组之间电压VBAT1，VBAT2…VBATN实现了均衡，BMS会再次发送n个高电平，使第一继电器闭合，完成上电。
优选的，以第N个电池组为例，调节第二继电器和第N个电池组所在回路的电阻通过以下过程实现：在与第一继电器并联的第二继电器回路上，均设置一个均衡电阻与第二继电器串联。所述均衡电阻的阻值
Figure BDA0001375362350000041
其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为第N个电池组的最高截止电压，VBATmin为第N个电池组的最低截止电压，I为第N个电池组可承受的最大持续充电电流；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
如图2所示，一种模块化电池包***的均衡***，包括BMS电池管理***和N个电池回路，所述N个电池回路并联，所述每一个电池回路包括电池组、第一继电器、第二继电器和均衡电阻，所示电池组包括串联的模块化电池包，如第1个电池回路的电池组包括串联的模块化电池包11#、模块化电池包12#...模块化电池包1m#,依次类推第n个电池回路的电池组为模块化电池包n1#、模块化电池包n2#...模块化电池包nm#，所述每一个电池组两端均连接BMS，测量N个电池回路中的电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，BMS判断VBAT1，VBAT2…VBATN之间是否存在压差，所述每一个第一继电器与对应的电池组串联，例如第一继电器Tn-1#与所在电池回路的模块化电池包n1#、模块化电池包n2#...模块化电池包nm#串联，如果VBAT1，VBAT2…VBATN之间不存在压差，BMS控制所有的第一继电器闭合完成上电；所述各个第二继电器和对应的均衡电阻组成串联回路，所述串联回路与对应的第一继电器并联，例如第二继电器Tn-2#与均衡电阻Rn#串联后，再与第一继电器Tn-1#并联，如果VBAT1，VBAT2…VBATN之间存在压差，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS电池管理***依次控制所有的第二继电器闭合，这样电池回路中包括电池组、第二继电器、均衡电阻，通过设定好阻值的均衡电阻，可以安全快捷的实现N个电池回路中电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN的自动均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种模块化电池包***的均衡方法，其特征在于，包括以下过程：步骤1、采用BMS分别检测N个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，所述N为大于1的自然数，并判断任意两个电压之间的压差是否为0；步骤2、如果是，则BMS控制与各个电池组串联的第一继电器闭合，完成上电；如果否，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制各个第二继电器闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电；
调节第二继电器和电池组所在回路的电阻通过以下过程实现：在与各个第一继电器并联的第二继电器回路上，均设置一个均衡电阻与第二继电器串联；
所述均衡电阻的阻值
Figure FDA0002440113530000011
其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
2.如权利要求1所述的模块化电池包***的均衡方法，其特征在于，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，每个模块化电池包可以进行更换。
3.一种模块化电池包***的均衡***，其特征在于，包括电池管理***和多个电池回路，所述多个电池回路并联，每一个电池回路包括电池组、第一继电器、第二继电器和均衡电阻，所述电池组两端均连接电池管理***，所述第一继电器与电池组串联，所述第二继电器和均衡电阻组成串联回路，所述串联回路与第一继电器并联；
所述均衡电阻的阻值
Figure FDA0002440113530000012
其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
4.如权利要求3所述的模块化电池包***的均衡***，其特征在于，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，每个模块化电池包可以进行更换。
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