專利名稱：一種動力電池組電壓均衡管理裝置及其管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電或配電的電路裝置或裝置，特別涉及一種動力電池組 電壓均衡管理裝置及其管理方法。
背景技術(shù)：
目前，電動車技術(shù)發(fā)展迅速，動力電源已經(jīng)釆用將多個(gè)鋰電池或新型 鐵電池串接在一起組成電池組供電。在正常使用過程中，由于電池使用了 一段時(shí)間后導(dǎo)致各節(jié)電池單體之間有所差異，使電池組的整體能量性能得 不到很好的發(fā)揮。為了減小各電池單體之間的差異，需要對電池組進(jìn)行維 護(hù)?，F(xiàn)有的較為先進(jìn)的動力電池組電壓均衡管理裝置包括對電池進(jìn)行檢測 和控制的電池管理單元、充電器和不定期維護(hù)的均衡充電器。這種均衡充 電器內(nèi)部包括與電池組數(shù)目相同的子均衡充電器，由每個(gè)子均衡充電器分 別對應(yīng)一節(jié)電池單體。當(dāng)充電器工作完畢后，由每個(gè)子均衡充電器借助外 部充電器分別對每節(jié)電池單體進(jìn)行均衡充電維護(hù)，以減小各節(jié)電池單體之 間的差異，從而提高電池組的性能。
由于現(xiàn)有技術(shù)的均衡充電器需包括與電池組數(shù)目相同的子均衡充電 器，所以其體積較大，便攜性不高，客戶通常只能在充電站才能對電池組 進(jìn)行均衡充電維護(hù)，無形中增加了設(shè)備使用的不方便性，提高了客戶的使 用成本。并且現(xiàn)有的動力電池組電壓均衡管理裝置在放電時(shí)無法對電池組 進(jìn)行實(shí)時(shí)維護(hù)，無形中會使各電池單體間差異增大，而電池組在過放保護(hù) 的前提下不能充分的釋放電能，從而減少了汽車的行駛里程。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種體積較 小、便攜性較高的動力電池組電壓均衡管理裝置。
本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題是提供一種能在電池組放電時(shí)亦能 進(jìn)行均衡維護(hù)的動力電池組電壓均衡管理裝置。
本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種動力電池組電壓均衡管
理裝置的管理方法。
本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決 一種動力電池 組電壓均衡管理裝置，包括電池管理單元，其特征在于還包括電池電壓 均衡器，所述電池管理單元能實(shí)時(shí)檢測動力電池組中各節(jié)電池單體的電壓； 在對電池組進(jìn)行充電和/或放電時(shí)，所述電池電壓均衡器在電池管理單元的 控制下實(shí)時(shí)地使動力電池組中的較高電壓電池單體對較較低電壓電池單體 進(jìn)行充電。
本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決 所述電池電壓均衡器包括隔離變壓充放電單元、分別連接在電池組和 所述隔離變壓充放電單元之間的充電電池單體選通模塊、放電電池單體選 通模塊；所述充電電池單體選通模塊在所述電池管理單元的控制下使所述 動力電池組中的較低電壓電池單體與所述隔離變壓充放電單元的充電單元 相連；所述放電電池單體選通模塊在所述電池管理單元的控制下使所述動 力電池組中的較高電壓電池單體與所述隔離變壓充放電單元的放電單元相 連。
所述較高電壓選擇動力電池組中單體的最高電壓，所述較低電壓選擇 動力電池組中單體的最低電壓。
所述充電電池單體選通模塊包括比所述動力電池組中的電池單體數(shù)量 多一個(gè)的充電選通開關(guān)，每相鄰兩個(gè)充電選通開關(guān)分別與一節(jié)電池單體相 對應(yīng)，上述充電選通開關(guān)可在所述電池管理單元的控制下閉合或斷開；
所述放電電池單體選通模塊包括比所述動力電池組中的電池單體數(shù)量 多一個(gè)的放電選通開關(guān)，每相鄰兩個(gè)放電選通開關(guān)分別與一節(jié)電池單體相 對應(yīng)，上述放電選通開關(guān)可在所述電池管理單元的控制下閉合或斷開。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決
一種動力電池組電壓均衡管理裝置的管理方法，其特征在于在對電池 組進(jìn)行充電和/或放電時(shí)包括如下均衡維護(hù)步驟
電池管理單元實(shí)時(shí)比較檢測到的電池組中各節(jié)電池單體的電壓值、選 擇出較高電壓電池單體和較低電壓電池單體，所述電池管理單元控制電池 電壓均衡器使所述動力電池組中的較高電壓電池單體對較低電壓電池單體 進(jìn)行充電。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決
在對所述電池組進(jìn)行充電時(shí)還包括如下步驟
1) 所述電池管理單元啟動充電器和所述電池電壓均衡器同時(shí)進(jìn)行充 電和均衡維護(hù)；
2) 所述電池管理單元實(shí)時(shí)檢測各節(jié)電池單體的電壓，判斷是否有1 節(jié)電池充滿，如果有，所述電池管理單元關(guān)斷所述充電器，所述電池電壓 均衡器繼續(xù)工作以對電池組進(jìn)行均衡維護(hù)；
3) 所述電池管理單元檢測所述電池組中較高電壓電池單體是否充滿， 如果否，則重新啟動所述充電器和所述電池電壓均衡器，使兩者同時(shí)工作； 如果是，則所述電池管理單元關(guān)斷所述充電器，而所述電池電壓均衡器繼 續(xù)工作對電池組進(jìn)行均衡維護(hù)。
4) 所述電池管理單元判斷所述電池組中每節(jié)電池單體的電壓是否都 大于對應(yīng)電池充滿的第一閾值且各電池單體之間電壓的差值小于預(yù)定值， 如果是，所述電池管理單元就關(guān)閉所述充電器)和所述電池電壓均衡器。
在對所述電池組進(jìn)行放電時(shí)還包括如下步驟
所述電池管理單元判斷所述電池組中每節(jié)電池單體的電壓是否都小于 對應(yīng)放完電的第二閾值且各電池單體之間電壓的差值小于預(yù)定值，如果是， 所述電池管理單元就關(guān)閉所述電池電壓均衡器。
所述較高電壓選擇動力電池組中單體的最高電壓，所述較低電壓選擇 動力電池組中單體的最低電壓。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明的動力電池組電壓均衡管理裝置，包括電池管理單元和電池電 壓均衡器，電池管理單元能實(shí)時(shí)檢測動力電池組中各節(jié)電池單體的電壓； 在對電池組進(jìn)行充電和/或放電時(shí)，電池電壓均衡器在電池管理單元的控制 下實(shí)時(shí)地使動力電池組中的較高電壓電池單體對最低電壓電池單體進(jìn)行充 電。本發(fā)明的電池電壓均衡器不需像現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置對應(yīng)每節(jié)電池單體的 子均衡充電器，從而減少了電池電壓均衡器的結(jié)構(gòu)，減小了動力電池組電 壓均衡管理裝置的體積，增強(qiáng)了便攜性，而且用戶不需特意去充電站對電 池組進(jìn)行均衡充電維護(hù)，給用戶帶來了方便。
特別地，本發(fā)明在電池組放電時(shí)亦能工作，實(shí)時(shí)地利用動態(tài)較高電壓 電池單體對動態(tài)最低電壓電池單體進(jìn)行充電，所以在放電過程中亦能實(shí)時(shí) 均衡電池單體之間的電壓，減少各個(gè)電池單體之間的差異，對電池組進(jìn)行
維護(hù)，這樣既提升了電池組的整體性能，又更充分的利用了電池組中各節(jié) 電池單體的能量，增加了汽車的行駛里程，降低了客戶的使用成本。
下面對照附圖并結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做出說明。
圖1是本發(fā)明的動力電池組電壓均衡管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的電池電壓均衡器的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的動力電池組電壓均衡管理裝置的均衡充電管理方法的 流程圖。
圖中IO.充電器，20.電池管理單元，30.電池電壓均衡器，40.電池 組，31.充電電池單體選通模塊，32.隔離變壓充放電單元，33.放電電 池單體選通模塊。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示， 一種動力電池組電壓均衡管理裝置，包括電池管理單元 20和電池電壓均衡器30;電池管理單元20輸入端與電池組40相連，用于 實(shí)時(shí)檢測電池組40中各節(jié)電池單體的電壓，電池管理單元20輸出端分別 與電池電壓均衡器30和充電器10的輸入端相連；所述電池電壓均衡器30 在電池管理單元20的控制下實(shí)時(shí)地使動力電池組40中的較高電壓的電池 單體對最低電壓電池單體進(jìn)行充電。
電池電壓均衡器30包括充電電池單體選通模塊31、放電電池單體選 通模塊33、隔離變壓充放電單元32。隔離變壓充放電單元32包括變壓器 T;充電電池單體選通模塊31連接在變壓器T的副邊繞組和電池組40之間， 用于在電池管理單元20的控制下選通最低電壓對應(yīng)的電池單體與變壓器T 的副邊繞組相連;放電電池單體選通模塊33連接在變壓器T的原邊繞組和 電池組40之間，用于在電池管理單元20的控制下選通較高電壓對應(yīng)的電 池單體與變壓器T的原邊繞組相連。
放電電池單體選通模塊33與變壓器T的原邊繞組之間設(shè)置有由第一電 容Cl和第一電感Ll組成的第一濾波模塊;充電電池單體選通模塊31與變 壓器T的副邊繞組之間設(shè)置有由第二電容C2和第二電感L2組成的第二濾 波模塊。上述濾波模塊可消除雜波的影響。
充電電池單體選通模塊31具體可采用如下結(jié)構(gòu):充電電池單體選通模
塊31包括比電池組40的電池單體數(shù)量多一個(gè)的充電選通開關(guān)，每相鄰兩 個(gè)充電選通開關(guān)分別與一節(jié)電池單體相對應(yīng)。上述充電選通開關(guān)可在電池 管理單元20的控制下閉合或斷開。
放電電池單體選通模塊33具體可釆用如下結(jié)構(gòu)放電電池單體選通模 塊33包括比電池組40的電池單體數(shù)量多一個(gè)的放電選通開關(guān)，每相鄰兩 個(gè)放電選通開關(guān)分別與一節(jié)電池單體相對應(yīng)。上述充電選通開關(guān)可在電池 管理單元20的控制下閉合或斷開。
如圖3所示，上述動力電池組電壓均衡管理裝置的均衡充電管理方法 如下在對電池組40進(jìn)行充電時(shí)，電池管理單元20先啟動充電器10和電 池電壓均衡器30，兩者同時(shí)工作。電池管理單元20實(shí)時(shí)檢測各節(jié)電池單 體的電壓，判斷是否有1節(jié)電池充滿，即檢測到電池組40中任一節(jié)電池單 體的電壓達(dá)到對應(yīng)電池充滿的第一閾值時(shí)。如果有，電池管理單元20關(guān)斷 充電器10，而電池電壓均衡器30繼續(xù)工作對電池組進(jìn)行均衡充電維護(hù)。 電池管理單元20則檢測電池組40中對應(yīng)較高電壓的電池單體是否充滿， 如果否，則又重新啟動充電器10和電池電壓均衡器30，使兩者同時(shí)工作； 如果是，則電池管理單元20關(guān)斷充電器10，而電池電壓均衡器30繼續(xù)工 作對電池組進(jìn)行均衡充電維護(hù)。
上述均衡充電維護(hù)的工作過程如下電池管理單元20實(shí)時(shí)比較檢測到 的電池組40中各節(jié)電池單體的電壓值并選擇出對應(yīng)較高電壓的電池單體 和對應(yīng)最低電壓的電池單體，在電池管理單元20的控制下閉合較高電壓的 電池單體所對應(yīng)的相鄰兩個(gè)放電選通開關(guān)和最低電壓的電池單體所對應(yīng)的
相鄰兩個(gè)充電選通開關(guān)。較高電壓的電池單體通過隔離變壓充放電單元32 對最低電壓電池單體進(jìn)行充電。
通過上述循環(huán)充電和均衡充電維護(hù)直到電池管理單元20判斷出電池 組40中每節(jié)電池單體的電壓是否都大于對應(yīng)電池充滿的第一閾值且各電 池單體之間電壓的差值小于預(yù)定值，電池管理單元20就關(guān)閉充電器10和 電池電壓均衡器30。整個(gè)充電和維護(hù)過程就結(jié)束。
上述動力電池組電壓均衡管理裝置的均衡放電管理方法如下在電池 組40對外進(jìn)行放電時(shí)，電池電壓均衡器3進(jìn)行均衡維護(hù)。上述均衡維護(hù)的 工作過程如下電池管理單元20實(shí)時(shí)比較檢測到的電池組40中各節(jié)電池 單體的電壓值，實(shí)時(shí)地選擇出對應(yīng)較高電壓的電池單體和對應(yīng)最低電壓的 電池單體，并在電池管理單元20的控制下閉合較高電壓的電池單體所對應(yīng)的相鄰兩個(gè)放電選通開關(guān)和最低電壓的電池單體所對應(yīng)的相鄰兩個(gè)充電選 通開關(guān)。較高電壓的電池單體通過隔離變壓充放電單元32對最低電壓電池 單體進(jìn)行充電。這樣可在電池組內(nèi)部不同的電池單體之間進(jìn)行循環(huán)的充放
電。直到電池管理單元20判斷出電池組40中每節(jié)電池單體的電壓是否都 小于對應(yīng)放完電的閾值且各電池單體之間電壓的差值小于預(yù)定值，電池管 理單元20就關(guān)閉電池電壓均衡器30。電池組40的放電過程就結(jié)束。
上述具體實(shí)施方式
中是用最高電壓電池單體對最低電壓電池單體充 電，但本發(fā)明不限于此，比如可以讓多個(gè)電壓高于各單體電壓平均值的
單體電池對另外多個(gè)電壓低于各單體電壓平均值的單體電池一對一同時(shí)充 電。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，只是做出若干 簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專 利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種動力電池組電壓均衡管理裝置，包括電池管理單元(20)，其特征在于還包括電池電壓均衡器(30)，所述電池管理單元(20)能實(shí)時(shí)檢測動力電池組(40)中各節(jié)電池單體的電壓；在對電池組(40)進(jìn)行充電和/或放電時(shí)，所述電池電壓均衡器(30)在電池管理單元(20)的控制下實(shí)時(shí)地使動力電池組(40)中的較高電壓電池單體對較較低電壓電池單體進(jìn)行充電。
2. 如權(quán)利要求l所述的動力電池組電壓均衡管理裝置，其特征在于所述電池電壓均衡器(30)包括隔離變壓充放電單元(32)、分別連接 在電池組(40)和所述隔離變壓充放電單元(32)之間的充電電池單體選 通模塊(31)、放電電池單體選通模塊(33);所述充電電池單體選通模塊(31)在所述電池管理單元(20)的控制 下使所述動力電池組(40)中的較低電壓電池單體與所述隔離變壓充放電 單元(32)的充電單元相連；所述放電電池單體選通模塊(33)在所述電池管理單元(20)的控制 下使所述動力電池組(40)中的較高電壓電池單體與所述隔離變壓充放電 單元(32)的放電單元相連。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的動力電池組電壓均衡管理裝置，其特征在于所述較高電壓選擇動力電池組中單體的最高電壓，所述較低電壓選擇 動力電池組中單體的最低電壓。
4. 如權(quán)利要求3所述的動力電池組電壓均衡管理裝置，其特征在于 所述充電電池單體選通模塊(31)包括比所述動力電池組(40)中的電池單體數(shù)量多一個(gè)的充電選通開關(guān)，每相鄰兩個(gè)充電選通開關(guān)分別與一 節(jié)電池單體相對應(yīng)，上述充電選通開關(guān)可在所述電池管理單元(20)的控 制下閉合或斷開；所述放電電池單體選通模塊(33)包括比所述動力電池組(40)中的 電池單體數(shù)量多一個(gè)的放電選通開關(guān)，每相鄰兩個(gè)放電選通開關(guān)分別與一 節(jié)電池單體相對應(yīng)，上述放電選通開關(guān)可在所述電池管理單元(20)的控 制下閉合或斷開。
5. —種動力電池組電壓均衡管理裝置的管理方法，其特征在于在對電 池組(40)進(jìn)行充電和/或放電時(shí)包括如下均衡維護(hù)步驟電池管理單元(20)實(shí)時(shí)比較檢測到的電池組(40)中各節(jié)電池單體的電壓值、選擇出較高電壓電池單體和較低電壓電池單體，所述電池管理單元(20)控制電池電壓均衡器(30)使所述動力電池組(40)中的較高 電壓電池單體對較低電壓電池單體進(jìn)行充電。
6. 如權(quán)利要求5所述的動力電池組電壓均衡管理裝置的管理方法，其特征在于在對所述電池組(40)進(jìn)行充電時(shí)還包括如下步驟1) 所述電池管理單元(20)啟動充電器(10)和所述電池電壓均衡器 (30)同時(shí)進(jìn)行充電和均衡維護(hù)；2) 所述電池管理單元(20)實(shí)時(shí)檢測各節(jié)電池單體的電壓，判斷是否 有1節(jié)電池充滿，如果有，所述電池管理單元(20)關(guān)斷所述充電器(10)， 所述電池電壓均衡器(30)繼續(xù)工作以對電池組(40)進(jìn)行均衡維護(hù)；3) 所述電池管理單元(20)檢測所述電池組(40)中較高電壓電池單 體是否充滿，如果否，則重新啟動所述充電器(10)和所述電池電壓均衡 器(30)，使兩者同時(shí)工作；如果是，則所述電池管理單元(20)關(guān)斷所述 充電器(10)，而所述電池電壓均衡器(30)繼續(xù)工作對電池組進(jìn)行均衡維 護(hù)；4) 所述電池管理單元(20)判斷所述電池組(40)中每節(jié)電池單體的 電壓是否都大于對應(yīng)電池充滿的第一閾值且各電池單體之間電壓的差值小 于預(yù)定值，如果是，所述電池管理單元(20)就關(guān)閉所述充電器(10)和 所述電池電壓均衡器(30)。
7. 如權(quán)利要求5所述的動力電池組電壓均衡管理裝置的管理方法，其 特征在于在對所述電池組(40)進(jìn)行放電時(shí)還包括如下步驟所述電池管理單元(20)判斷所述電池組(40)中每節(jié)電池單體的電 壓是否都小于對應(yīng)放完電的第二閾值且各電池單體之間電壓的差值小于預(yù) 定值，如果是，所述電池管理單元(20)就關(guān)閉所述電池電壓均衡器(30)。
8. 如權(quán)利要求5或6或7所述的動力電池組電壓均衡管理裝置的管理 方法，其特征在于所述較高電壓選擇動力電池組中單體的最高電壓，所述較低電壓選擇 動力電池組中單體的最低電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動力電池組電壓均衡管理裝置，包括電池管理單元和電池電壓均衡器，電池管理單元能實(shí)時(shí)檢測動力電池組中各節(jié)電池單體的電壓；在對電池組進(jìn)行充電和/或放電時(shí)，電池電壓均衡器在電池管理單元的控制下實(shí)時(shí)地使動力電池組中的較高電壓電池單體對較低電壓電池單體進(jìn)行充電。本發(fā)明還公開了一種動力電池組電壓均衡管理裝置的管理方法。本發(fā)明減小了動力電池組電壓均衡管理裝置的體積，增強(qiáng)了便攜性。本發(fā)明在電池組放電時(shí)亦能工作，從而充分利用了電池組中各節(jié)電池單體的能量，增加了汽車的行駛里程，降低了客戶的使用成本。
文檔編號H02J7/00GK101192755SQ200610157109
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者波 余, 周旭光, 齊阿喜 申請人:比亞迪股份有限公司