CN204732920U - 锂电池主动均衡控制装置 - Google Patents

锂电池主动均衡控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN204732920U
CN204732920U CN201520419242.4U CN201520419242U CN204732920U CN 204732920 U CN204732920 U CN 204732920U CN 201520419242 U CN201520419242 U CN 201520419242U CN 204732920 U CN204732920 U CN 204732920U
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
lithium battery
output
control unit
main control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201520419242.4U
Other languages
English (en)
Inventor
刘胜永
于跃
赵振森
李源
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University of Science and Technology
Original Assignee
Guangxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University of Science and Technology filed Critical Guangxi University of Science and Technology
Priority to CN201520419242.4U priority Critical patent/CN204732920U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204732920U publication Critical patent/CN204732920U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池主动均衡控制装置，涉及锂电池技术领域；包括DC/DC电源模块和主控单元，所述DC/DC电源模块与所述主控单元连接；其特征在于：所述主控单元分别与锂电池主动均衡模块，电压检测模块，电流检测模块和显示模块连接。本实用新型可以解决现有的锂电池均衡方案存在的不易于模块化、器件较多的问题。

Description

锂电池主动均衡控制装置
技术领域
本实用新型涉及锂电池技术领域；尤其是一种基于SOC的锂电池均衡的锂电池主动均衡控制装置。
背景技术
随着锂电池技术的发展和节能环保的受到各方面越来越多的重视，锂电池的应用领域越来越广阔，如便携式电子产品、电动汽车以及太阳能发电***等新能源领域。锂离子电池是至今能量比最高的蓄电池，其比重量达130小时瓦每公斤，单体电池放电电压3.6伏，均比镉镍电池高三倍。除此之外，锂离子电池有热效应小，无记忆效应，充电效率比镉镍和氢镍电池高。但是，由于其放电电压不高，在很多应用场合需要多组电池串联使用，以达到足够的输出电压和输出功率。由于电池组中各个单体电池之间存在不一致，经过连续的充放电循环后，各个单体电池的荷电状态会出现严重的不平衡，表现为单体电池之间的电压发散越来越大，这将会对电池造成永久性的损坏。
电池的荷电状态(英文：State of Charge,简称SOC)作为电动汽车运行时的重要参数，其准确估算可以为电池管理***和剩余里程预测提供必要的数据支持，进而有效防止电池过充、过放，延长电池寿命，降低电动汽车的运行成本。
目前，锂电池均衡电路从均衡过程中电路对能量的消耗情况来看，可分为能量耗散型和能量非耗散型。能量耗散型的缺点是效率低，且无法控制分流的电流。对于能量非耗散型的均衡方案，国内采用较多的是开关电容法和DC-DC变换器法。开关电容法的缺点是可靠性不强，只能实现电压均衡，无法做到荷电状态均衡，且均衡时间长。而DC-DC变换器方案有多种拓扑，当前应用较多的方案可分为集中式变压器法和分布式均衡法。集中式变压器法是通过一个多输出的变压器将能量传递到电压最低的电池中。这种结构的均衡法的缺点是不易于模块化。分布式的结构是在每个电池单体两端并联一个均衡电路，属于放电式均衡，即能量过高的电池向整个电池组或者其余某些电池放电，其特点是易于模块化，不足之处在于器件较多。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种锂电池主动均衡控制装置，它可以解决现有的锂电池均衡方案存在的不易于模块化、器件较多的问题。
为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：这种锂电池主动均衡控制装置，包括DC/DC电源模块和主控单元，所述DC/DC电源模块与所述主控单元连接；所述主控单元分别与锂电池主动均衡模块，电压检测模块，电流检测模块和显示模块连接。
上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述锂电池主动均衡模块包括稳压处理电路和隔离DC/DC电路；所述稳压处理电路的输入端接收从串联锂电池组输送过来的电压信号，其第一输出端与所述隔离DC/DC电路的输入端连接，其第二输出端与反相器的第二输入端连接；所述隔离DC/DC电路的输出端与高速光耦隔离电路的第二输入端连接，所述高速光耦隔离电路的输出端与所述反相器的第一输入端连接，所述反相器的输出端与开关电路的输入端连接，所述开关电路的输出端与储能电感电路的输入端连接，所述储能感电路的输出端与所述串联锂电池组连接；高速光耦隔离电路的第一输入端接收主控单元的控制信号。
更进一步：所述主控单元为TMS320F28335数字信号处理器；所述稳压处理电路为12伏稳压处理电路；所述隔离DC/DC电路为12伏转5伏隔离DC/DC电路。
进一步：所述反相器为74HC04反相器。
由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：由于本实用新型中设置有锂电池主动均衡模块，在锂电池主动均衡模块中设有升降压储能电路，它做为能量传输的载体，可以将能量由荷电状态高的电池转移至电感，再从电感转移到荷电状态低的电池，以实现能量的流动。
附图说明
图1是本实用新型的方框示意图。
图2是锂电池主动均衡模块的方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述：
图1和图2所示的锂电池主动均衡控制装置，包括DC/DC电源模块1和主控单元2， DC/DC电源模块1与主控单元2连接；主控单元2分别与锂电池主动均衡模块3，电压检测模块5，电流检测模块6和显示模块4连接。
其中，锂电池的电压和电流的检测由主控单元2控制电压检测模块5和电流检测模块6进行；无迹卡尔曼滤波(Uncented Kalman Filter,简称UKF)算法的运算由主控单元2完成；主动均衡的控制由主控单元2控制锂电池主动均衡模块3完成；电池组平均荷电状态（荷电状态，简称SOC）和电池组单体电池压差最大值通过显示模块4显示。
锂电池主动均衡模块3包括稳压处理电路3-1和隔离DC/DC电路3-2；稳压处理电路3-1的输入端接收从串联锂电池组输送过来的电压信号，其第一输出端与隔离DC/DC电路3-2的输入端连接，其第二输出端与反相器3-4的第二输入端连接；隔离DC/DC电路3-2的输出端与高速光耦隔离电路3-3的第二输入端连接，高速光耦隔离电路3-3的输出端与反相器3-4的第一输入端连接，反相器3-4的输出端与开关电路3-5的输入端连接，开关电路3-5的输出端与储能电感电路3-6的输入端连接，储能电感电路3-6的输出端与串联锂电池组连接；高速光耦隔离电路3-3的第一输入端接收主控单元2的控制信号。
本实施例中，主控单元2为TMS320F28335数字信号处理器；稳压处理电路3-1为12伏稳压处理电路；隔离DC/DC电路3-2为12伏转5伏隔离DC/DC电路；反相器3-4为74HC04反相器。
12V稳压处理电路3-1是将串联锂电池组的端电压进行稳压，以给74HC04反相器3-4提供电源；12V转5V 隔离DC/DC电路3-2是利用12V稳压处理电路3-1输出的电压进行转换，提供隔离的输出电压，以给高速光耦隔离电路3-3提供电源，并为开关电路3-5里面的MOSFET的S端提供基准电位；高速光耦隔离电路3-3将主控单元2输出的PWM的占空比进行隔离输出，为MOSFET提供驱动电压，同时起到隔离保护主控单元2的作用；74HC04反相器3-4的作用是：由于高速光耦隔离电路3-3的输出和主控单元2的PWM占空比的输出是反向的，经过74HC04反相器4可以得到正向的输出，使得主控单元2的PWM占空比和MOSFET的开启是同步的；开关电路3-5是由MOSFET和二极管构成，通过控制MOSFET的开关即可控制电流的流动方向和大小，其中二极管是起到反向截止的作用，避免能量逆流；储能电感电路3-6的作用是：储能电感电路3-6做为能量传输的载体，将能量由荷电状态高的电池转移至电感，再从电感转移到荷电状态低的电池，以实现能量的流动，储能电感串联了瞬态双向抑制二极管，以避免瞬间脉冲对电路造成的冲击。
本实用新型适用于串联锂电池组的均衡控制，将本实用新型接入串联锂电池组，即可对串联锂电池组中各节电池的电压、电流进行采集，并实时估算出各节电池的SOC，以SOC为判断依据，进行能量转移式主动均衡，当串联锂电池组中某节电池单体SOC与串联锂电池组平均SOC的差值达到2%时启动均衡***，将串联锂电池组中SOC高的电池的能量转移到SOC低的电池，直至串联锂电池组中各节电池的SOC差值均在2%以内，串联锂电池组平均SOC和串联锂电池组单体电池电压差最大值通过显示模块4显示。

Claims (3)

1.一种锂电池主动均衡控制装置，包括DC/DC电源模块和主控单元，所述DC/DC电源模块与所述主控单元连接；其特征在于：所述主控单元分别与锂电池主动均衡模块，电压检测模块，电流检测模块和显示模块连接；
所述锂电池主动均衡模块包括稳压处理电路和隔离DC/DC电路；所述稳压处理电路的输入端接收从串联锂电池组输送过来的电压信号，其第一输出端与所述隔离DC/DC电路的输入端连接，其第二输出端与反相器的第二输入端连接；所述隔离DC/DC电路的输出端与高速光耦隔离电路的第二输入端连接，所述高速光耦隔离电路的输出端与所述反相器的第一输入端连接，所述反相器的输出端与开关电路的输入端连接，所述开关电路的输出端与储能电感电路的输入端连接，所述储能感电路的输出端与所述串联锂电池组连接；所述高速光耦隔离电路的第一输入端接收所述主控单元的控制信号。
2.根据权利要求1所述的锂电池主动均衡控制装置，其特征在于：所述主控单元为TMS320F28335数字信号处理器；所述稳压处理电路为12伏稳压处理电路；所述隔离DC/DC电路为12伏转5伏隔离DC/DC电路。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池主动均衡控制装置，其特征在于：所述反相器为74HC04反相器。
CN201520419242.4U 2015-06-17 2015-06-17 锂电池主动均衡控制装置 Expired - Fee Related CN204732920U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520419242.4U CN204732920U (zh) 2015-06-17 2015-06-17 锂电池主动均衡控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520419242.4U CN204732920U (zh) 2015-06-17 2015-06-17 锂电池主动均衡控制装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204732920U true CN204732920U (zh) 2015-10-28

Family

ID=54391245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520419242.4U Expired - Fee Related CN204732920U (zh) 2015-06-17 2015-06-17 锂电池主动均衡控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204732920U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105186590A (zh) * 2015-06-17 2015-12-23 广西科技大学 锂电池主动均衡控制装置
CN114301143A (zh) * 2022-01-06 2022-04-08 南京工程学院 一种基于物联网的电池组电量均衡***

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105186590A (zh) * 2015-06-17 2015-12-23 广西科技大学 锂电池主动均衡控制装置
CN114301143A (zh) * 2022-01-06 2022-04-08 南京工程学院 一种基于物联网的电池组电量均衡***
CN114301143B (zh) * 2022-01-06 2024-04-05 南京工程学院 一种基于物联网的电池组电量均衡***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102222957B (zh) 电池电量自动均衡电路及其实现方法
CN107294174B (zh) 一种电池单体与电池组间均衡电路结构与方法
CN202856386U (zh) 一种主动均衡充放电的智能电池模组及***
WO2021217530A1 (zh) 储能***
CN103501033B (zh) 基于最大平均均衡电流的电池均衡控制方法及***
CN103580247A (zh) 基于功率电感的能量传递双向均衡***及其控制方法
JP2019030214A (ja) 太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法及び装置並びに該太陽光発電蓄電システム
CN103066665A (zh) 一种动力锂离子电池模块的主动均衡电路及其均衡方法
CN108011425B (zh) 一种电池组主动均衡电路及方法
CN103457325A (zh) 一种直接式锂离子电池无损均衡电路及均衡控制方法
CA3036676A1 (en) Supercapacitor based energy storage device
CN104485703A (zh) 一种锂离子储能电池电压均衡方法及其电路
CN104578288A (zh) 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法
CN205509600U (zh) 一种新型锂电池组双层均衡控制装置
CN109066846A (zh) 一种模块化电池间均衡电路结构与方法
CN115864555A (zh) 车辆、能量均衡装置及其均衡方法
CN101867210A (zh) 串联动力蓄电池能量非耗散型均衡充电电路
CN104901350A (zh) 一种基于公共直流母线的蓄电池组两级级联均衡***
CN209217738U (zh) 一种含正激变换器的电池主动均衡装置
CN204732920U (zh) 锂电池主动均衡控制装置
CN101944754A (zh) 一种直流升降压电路
CN102904317A (zh) 一种双向电能转移电路
CN202856422U (zh) 一种双向电能转移电路
CN105490329A (zh) 基于电感充放电能量转移的串联电池组均衡电路
CN102916470A (zh) 一种用于串联电池之间能量转移的电池能量转移电路

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151028

Termination date: 20160617