一種模塊化大功率電池組的無損均衡管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動汽車或大功率儲能電站電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種模塊化大功率電池組的無損均衡管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車具有零排放、零污染、低噪聲等特點，成為今后我國大力發(fā)展的交通工具。鋰電池由于其高功率密度、單體電壓高等特性，是常用的電動汽車動力來源。動力鋰電池組中，單體電池的不一致性，會減少鋰電池組的有效能量，影響電動汽車的性能。因此研究可靠、高效的鋰電池組均衡管理系統(tǒng)，降低電池組中單體電池的差異性，保障動力鋰電池管理系統(tǒng)的可靠性和安全性，延長動力鋰電池組的使用壽命，對電動汽車有重大的意義。鋰電池組均衡管理系統(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分，其目的是保證電池組中單體電池的荷電狀態(tài)相同，防止使用過程中由于過充、過放對單體電池造成的損害，降低鋰電池組的性會K。
[0003]目前，常用的鋰電池均衡方式分為兩種，一種是有損均衡，又稱為被動均衡，通常采用與單體電池并聯(lián)電阻的方法，旁路掉多余的電能。有損均衡方式同時也具有能耗大、效率低、均衡速度慢、散熱困難等缺點。另一種是無損均衡，又稱為主動均衡，通常采用開關(guān)電感、電容法，用電感和電容作為儲能元件，開關(guān)電路作為電池組各單體電池的選擇控制，但該方法均衡速度慢、效率低，且控制開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，系統(tǒng)可靠性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種模塊化大功率電池組的無損均衡管理系統(tǒng)，設(shè)計成本低、能夠快速、高效地實現(xiàn)電池組的無損均衡管理。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種模塊化大功率電池組的無損均衡管理系統(tǒng)，所述電池組具有依次串聯(lián)連接的η個單體電池，其特征在于:其包括
[0006]均衡充放電模塊，與電池組連接，以對電池組中需要均衡的單體電池進(jìn)行充電或放電；
[0007]電池參數(shù)采集模塊，采集電池組中每個單體電池的電池信息；
[0008]微處理器，用于電池組進(jìn)入充電、放電或靜置狀態(tài)時，接收所述電池參數(shù)采集模塊的電池信息，根據(jù)采集到的電池信息對各單體電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果超出預(yù)設(shè)閥值，則根據(jù)采集到的電池信息來確定需均衡的單體電池以及需均衡的時間，并以此來控制均衡充放電模塊對需要均衡的單體電池進(jìn)行充電或放電。
[0009]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括所述均衡充放電模塊包括依次電連接、且整體與所述電池組形成主回路的開關(guān)陣列、雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器和超級電容器C，
[0010]開關(guān)陣列，受控于所述微處理器，用于對電池組中各單體電池進(jìn)行選擇；
[0011]超級電容器:用于對被選中的單體電池進(jìn)行充電或放電；
[0012]雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器，受控于所述微處理器，用于匹配超級電容器與需要均衡的單體電池間的電壓。
[0013]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括所述電池信息至少包括所有單體電池荷電狀態(tài)、所有單體電池電壓、所有單體電池電流，以及所有單體電池溫度。
[0014]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括所述微處理器包括存儲單元，用于存儲所有單體電池的荷電狀態(tài)-需均衡時間的列表。
[0015]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括微處理器判斷單體電池的荷電狀態(tài)超出預(yù)設(shè)閥值時，對應(yīng)荷電狀態(tài)從所述存儲單元中讀取對應(yīng)的需要均衡的時間。
[0016]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括根據(jù)電池特性多次試驗，得到單體電池在相應(yīng)電流、相應(yīng)溫度條件下達(dá)到具體荷電狀態(tài)需要的時間，以此來獲得所述單體電池的荷電狀態(tài)-需均衡時間的列表
[0017]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括其還包括熱處理模塊，受控于微處理器，用于當(dāng)單體電池的溫度超過預(yù)設(shè)值時對單體電池進(jìn)行降溫處理。
[0018]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括荷電狀態(tài)的充電預(yù)設(shè)閥值為電池組單體電池滿電態(tài)的80?95%，放電預(yù)設(shè)閥值為電池組單體電池滿電態(tài)的10?30%。
[0019]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括所述開關(guān)陣列具有單刀雙擲開關(guān)、和分別與η個單體電池連接的η個單刀開關(guān)，所述單刀雙擲開關(guān)的兩個轉(zhuǎn)換端頭分別與η個單體電池的所有單號單體電池、所有雙號單體電池連接。
[0020]本發(fā)明的一個較佳實施例中，進(jìn)一步包括所述均衡充放電模塊還包括連接在主回路上的兩個二極管，分別為第一二極管Ql和第二二極管Q2，第一二極管Ql的正極連接雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器，其負(fù)極連接超級電容器C的正極，第二二極管Q2的正極連接超級電容器C的負(fù)極，其負(fù)極連接雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種模塊化大功率電池組的無損均衡管理系統(tǒng)，通過集中式管理的方式實現(xiàn)能量在單體電池之間的流動，完成均衡管理的功能，通過均衡充放電模塊對單體電池的充電、放電或靜置實施動態(tài)在線無損均衡，同時實時必要的控制，完成電池組的無損均衡管理，提高模塊化大功率電池組的使用可靠性和安全性，同時具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、制造成本低的特點。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的均衡管理系統(tǒng)的原理框圖；
[0024]圖2時本發(fā)明優(yōu)選實施例的均衡充放電模塊的電路圖。
[0025 ] 其中:I O-電池組，11 -單體電池，20-開關(guān)陣列，30-雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器。
【具體實施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]實施例
[0028]如圖1所示，本實施例中公開了一種模塊化大功率電池組的無損均衡管理系統(tǒng)，所述電池組具有依次串聯(lián)連接的n個單體電池，是本發(fā)明的均衡管理對象，其與充放電機(jī)器連接，對其進(jìn)行正常的充電、放電，充、放電過程中啟動無損均衡管理系統(tǒng)，對充、放電過程中的電池組進(jìn)行管理維護(hù)，防止充、放電過程中由于過充、過放對電池組造成傷害。
[0029]無損均衡管理系統(tǒng)包括，
[0030]均衡充放電模塊，與電池組1連接，以對電池組1中需要均衡的單體電池11進(jìn)行充電或放電；
[0031]電池參數(shù)采集模塊，采集電池組中每個單體電池11的電池信息，其中電池信息至少包括所有單體電池荷電狀態(tài)、所有單體電池電壓、所有單體電池電流，以及所有單體電池溫度；
[0032]微處理器，用于電池組進(jìn)入充電、放電或靜置狀態(tài)時，接收所述電池參數(shù)采集模塊的電池信息，根據(jù)采集到的電池信息對各單體電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果超出預(yù)設(shè)閥值，則根據(jù)采集到的電池信息來確定需均衡的單體電池以及需均衡的時間，并以此來控制均衡充放電模塊對需要均衡的單體電池進(jìn)行充電或放電；
[0033]熱處理模塊，受控于微處理器，用于當(dāng)單體電池的溫度超過預(yù)設(shè)值時對單體電池進(jìn)行降溫處理；
[0034]通過數(shù)字信號處理器與均衡充放電模塊、電池參數(shù)采集模塊、熱處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)字信號處理器通過CAN總線與微處理完成數(shù)據(jù)傳輸。
[0035]基于管理系統(tǒng)的上述組成結(jié)構(gòu)，其完成電池組無損均衡管理的過程如下:電池參數(shù)采集模塊實時的采集所有單體電池在充電、放電、靜置狀態(tài)時的電池信息，其中數(shù)字信號處理器將模擬化的電池信息進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換后通過CAN總線傳輸至微處理器，微處理器根據(jù)采集到的電池信息對各單體電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果超出預(yù)設(shè)閥值，根據(jù)采集到的電池信息來確定需均衡的單體電池以及需均衡的時間，并以此來控制均衡充放電模塊對需要均衡的單體電池進(jìn)行充電或放電，其中優(yōu)選設(shè)置的預(yù)設(shè)閥值為:荷電狀態(tài)的充電預(yù)設(shè)閥值為電池組單體電池滿電態(tài)的80?95 %，放電預(yù)設(shè)閥值為電池組單體電池滿電