CN202840594U - 一种电动汽车动力锂电池能量均衡*** - Google Patents

一种电动汽车动力锂电池能量均衡*** Download PDF

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Abstract

本实用新型属于电源管理技术领域，提供了一种电动汽车动力锂电池能量均衡***，包括串联连接的多组电池组、电池单体电压采集模块、主控模块、被动均衡模块以及主动均衡模块。本实用新型的优点在于采用主动均衡和被动均衡相结合的方式对电池组进行电压均衡处理，这样实现了均衡效率的最优化，不仅降低了均衡时间，而且可有效延长电池的寿命和电动汽车的续航里程，保证充电安全。

Description

一种电动汽车动力锂电池能量均衡***
技术领域
本实用新型属于电源管理技术领域，涉及一种电动汽车动力锂电池能量均衡***。
背景技术
随着社会的发展，电动汽车以及混合动力汽车的出现一方面减少了对石油资源的依赖，缓解了全球的石油危机，也根治了汽车尾气对大气的污染，成为未来汽车发展的方向。电池作为电动汽车的动力源，其价格相当昂贵，对电池的充电进行均衡控制管理以延长其使用寿命是当前所需要解决的问题，目前针对电动汽车用动力锂电池的能量均衡有两类方法：主动均衡和被动均衡，主动均衡：即采用能量的转移方式，把能量由能量高的单体转移到能量低的单体；被动均衡：即采用能量消耗的方式，把能量高的单体通过电阻放电等方法以热能的形式消耗掉。其中目前主要应用的是被动均衡，因为被动均衡有以下优点：成本较低，原理简单，实现容易，相对可靠，稳定，但是被动均衡又有以下缺点在均衡过程中产生的热量较多，尤其在密闭的电池包里，热量不易散去，对电池性能影响较大，由于均衡过程中产生热量，再加上大功率电阻的体积较大，因此被动均衡的电流一般较小，相对于电动汽车动力电池的容量来说(一般100AH以上)，该电流是远远不够的，因此要完成均衡所需的时间很长，由于被动均衡所消耗的能量没有被利用因此对于电能较宝贵，续航里程有一定要求的电动汽车来说，该方式难以被接受；主动均衡是最近几年兴起，并有少数应用的均衡方式，其有以下优点：一是能把能量较高的单体的能量转移到能量较低的单体，且过程中能量损耗较小，因此该方式的产热也较少，也可以增加续航里程，因此比较适合于电动汽车；二是该方式相对被动均衡，更能保证电池的一致性，从而可有效增加动力电池的寿命；但同时也有以下缺点：一是实现方式复杂，成本较高；二是目前主动均衡是靠DCDC(变压器变压后实现)，电容，电感等储能装置，该类装置有一定的危险性，弱控制不当，会照成电池的短路，后果不堪设想。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种能够实现电池组之间均衡，主动均衡和被动均衡同在，保证安全充电，延长使用寿命的电动汽车动力锂电池能量均衡***。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电动汽车动力锂电池能量均衡***，其特征在于，包括串联连接的多组电池组、电池单体电压采集模块、主控模块、被动均衡模块以及主动均衡模块，所述的电池组分别与主动均衡模块、被动均衡模块以及电池单体电压采集模块电连接，主动均衡模块、被动均衡模块以及电池单体电压采集模块均与主控模块电连接，所述的主控模块通过电池单体电压采集模块实时采集每组电池单体的电压，主控模块计算出整组电池组平均电压以及筛选出最高电池单体电压和最低电池单体电压，然后主控模块控制主动均衡模块使得整组电池组对最低电池单体电压进行充电并实时监控该电池组是否达到平均电压，主动均衡结束后主控模块又控制被动均衡模块对最高电池单体电压进行放电并实时监控该电池组是否达到平均电压，被动均衡结束后主控模块再次通过电池单体电压采集模块实时采集每组电池单体的电压并判断是否需要再次均衡。
为优化上述方案采取的措施具体包括：
在上述的一种电动汽车动力锂电池能量均衡***中，所述的主动均衡模块包括用于将整组电池组电压进行转换的DCDC转换器、过流保护采样电阻、主动均衡电源输出模块以及用于实时监测主动均衡过程中电压电流大小的DCDC电压电流监控模块，所述的DCDC转换器电连接在整组电池组和主动均衡电源输出模块、DCDC电压电流监控模块之间，过流保护采样电阻连接在DCDC转换器的输出端与CDC电压电流监控模块之间。
在上述的一种电动汽车动力锂电池能量均衡***中，所述的主控模块控制主动均衡模块使得整组电池组对最低电池单体电压进行充电，每充电5秒，主控模块控制停止充电一次并监控该电池组是否达到平均电压，主控模块控制被动均衡模块对最高电池单体电压进行放电，每放电5秒，主控模块控制停止放电一次并实时监控该电池组是否达到平均电压。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用主动均衡和被动均衡相结合的方式对电池组进行电压均衡处理，这样实现了均衡效率的最优化，不仅降低了均衡时间，而且可有效延长电池的寿命和电动汽车的续航里程，保证充电安全。
附图说明
图1是本电动汽车动力锂电池能量均衡***电路方框原理图；
图2是主动均衡模块内部的原理方框图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
图中，电池组1；电池单体电压采集模块2；主控模块3；被动均衡模块4；主动均衡模块5；光控开关6；DCDC转换器7；过流保护采样电阻8；主动均衡电源输出模块9；DCDC电压电流监控模块10。
如图1所示，本电动汽车动力锂电池能量均衡***，其特征在于，包括串联连接的多组电池组1、电池单体电压采集模块2、主控模块3、被动均衡模块4以及主动均衡模块5，这里多组电池组1包括BT1、BT2、BT3以及BTN，电池组1分别与主动均衡模块5、被动均衡模块4以及电池单体电压采集模块2电连接，在每组电池组1与被动均衡模块4、主动均衡模块5之间上连接有光控开关6，光控开关6分别有S1、S1_P、S2、S2_P、S3、S3_P、SN、SN_P，S_A、S_B、S_C以及S_D，主动均衡模块5、被动均衡模块4以及电池单体电压采集模块2均与主控模块3电连接，主控模块3通过电池单体电压采集模块2实时采集每组电池单体的电压，主控模块3计算出整组电池组1平均电压以及筛选出最高电池单体电压和最低电池单体电压，然后主控模块3控制主动均衡模块5使得整组电池组1对最低电池单体电压进行充电并实时监控该电池组1是否达到平均电压，主动均衡结束后主控模块3又控制被动均衡模块4对最高电池单体电压进行放电并实时监控该电池组1是否达到平均电压，被动均衡结束后主控模块3再次通过电池单体电压采集模块2实时采集每组电池单体的电压并判断是否需要再次均衡。
如图2所示，主动均衡模块5包括用于将整组电池组1电压进行转换的DCDC转换器7、过流保护采样电阻8、主动均衡电源输出模块9以及用于实时监测主动均衡过程中电压电流大小的DCDC电压电流监控模块10，DCDC转换器7电连接在整组电池组1和主动均衡电源输出模块9、DCDC电压电流监控模块10之间，过流保护采样电阻8连接在DCDC转换器7的输出端与CDC电压电流监控模块之间，这里DCDC转换器7输出的电压为3.6V，并通过配备过流保护采样电阻8实时监测主动均衡过程中的电流电压情况。
本电动汽车动力锂电池能量均衡***的工作流程如下：
主控模块3通过电池单体电压采集模块2，实时采集每组电池组1单体的电压主控计算出电池组1平均电压，并筛选出最高电池单体电压，最低电池单体电压，为方便说明，假设有一组电池组1单体电压较低(假定BT1)，另一组电池单体电压较高(假定BT2)，其他电池单体电压基本一致；均衡时一般先进行主动均衡再进行被动均衡，主控模块3先进行主动均衡，即闭合光控开关6：SC、SD、S1、S1_P，这样电池组1开始对BT1单体进行充电，每充电5秒，主控模块3会控制停止充电一次，并监控该电池组1电压是否达到平均电压，待主动均衡结束后，主控模块3控制关断光控开关6：SC、SD、S1、S2，开始进行对BT2的被动均衡，即闭合光控开关6：SA、SB、S2、S2_P，这样BT2开始放电，每放电5秒，主控模块3停止放电一次，并监控该电池组1电压是否达到平均电压，被动均衡结束后，再次通过电池单体电压采集模块2实时采集每组电池单体的电压，用于判断均衡的效果，是否需要再次均衡。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神所定义的范围。

Claims (3)

1.一种电动汽车动力锂电池能量均衡***，其特征是：包括串联连接的多组电池组、电池单体电压采集模块、主控模块、被动均衡模块以及主动均衡模块，所述的电池组分别与主动均衡模块、被动均衡模块以及电池单体电压采集模块电连接，主动均衡模块、被动均衡模块以及电池单体电压采集模块均与主控模块电连接，所述的主控模块通过电池单体电压采集模块实时采集每组电池单体的电压，主控模块计算出整组电池组平均电压以及筛选出最高电池单体电压和最低电池单体电压，然后主控模块控制主动均衡模块使得整组电池组对最低电池单体电压进行充电并实时监控该电池组是否达到平均电压，主动均衡结束后主控模块又控制被动均衡模块对最高电池单体电压进行放电并实时监控该电池组是否达到平均电压，被动均衡结束后主控模块再次通过电池单体电压采集模块实时采集每组电池单体的电压并判断是否需要再次均衡。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车动力锂电池能量均衡***，其特征是：所述的主动均衡模块包括用于将整组电池组电压进行转换的DCDC转换器、过流保护采样电阻、主动均衡电源输出模块以及用于实时监测主动均衡过程中电压电流大小的DCDC电压电流监控模块，所述的DCDC转换器电连接在整组电池组和主动均衡电源输出模块、DCDC电压电流监控模块之间，过流保护采样电阻连接在DCDC转换器的输出端与CDC电压电流监控模块之间。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力锂电池能量均衡***，其特征是：所述的主控模块控制主动均衡模块使得整组电池组对最低电池单体电压进行充电，每充电5秒，主控模块控制停止充电一次并监控该电池组是否达到平均电压，主控模块控制被动均衡模块对最高电池单体电压进行放电，每放电5秒，主控模块控制停止放电一次并实时监控该电池组是否达到平均电压。
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