專利名稱：一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電源管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，電動(dòng)汽車以及混合動(dòng)力汽車的出現(xiàn)一方面減少了對(duì)石油資源的依賴，緩解了全球的石油危機(jī)，也根治了汽車尾氣對(duì)大氣的污染，成為未來汽車發(fā)展的方向。電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，其價(jià)格相當(dāng)昂貴，對(duì)電池的充電進(jìn)行均衡控制管理以延長(zhǎng)其使用壽命是當(dāng)前所需要解決的問題，目前針對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力鋰電池的能量均衡有兩類方法主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡，主動(dòng)均衡即采用能量的轉(zhuǎn)移方式，把能量由能量高的單體轉(zhuǎn)移到能量低的單體；被動(dòng)均衡即采用能量消耗的方式，把能量高的單體通過電阻放電等方法以熱能的形式消耗掉。其中目前主要應(yīng)用的是被動(dòng)均衡，因?yàn)楸粍?dòng)均衡有以下優(yōu)點(diǎn)成本較低，原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，相對(duì)可靠，穩(wěn)定，但是被動(dòng)均衡又有以下缺點(diǎn)在均衡過程中產(chǎn)生的熱量較多，尤其在密閉的電池包里，熱量不易散去，對(duì)電池性能影響較大，由于均衡過程中產(chǎn)生熱量，再加上大功率電阻的體積較大，因此被動(dòng)均衡的電流一般較小，相對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的容量來說(一般100AH以上)，該電流是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此要完成均衡所需的時(shí)間很長(zhǎng)，由于被動(dòng)均衡所消耗的能量沒有被利用因此對(duì)于電能較寶貴，續(xù)航里程有一定要求的電動(dòng)汽車來說，該方式難以被接受；主動(dòng)均衡是最近幾年興起，并有少數(shù)應(yīng)用的均衡方式，其有以下優(yōu)點(diǎn)一是能把能量較高的單體的能量轉(zhuǎn)移到能量較低的單體，且過程中能量損耗較小，因此該方式的產(chǎn)熱也較少，也可以增加續(xù)航里程，因此比較適合于電動(dòng)汽車；二是該方式相對(duì)被動(dòng)均衡，更能保證電池的一致性，從而可有效增加動(dòng)力電池的壽命；但同時(shí)也有以下缺點(diǎn)一是實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜，成本較高；二是目前主動(dòng)均衡是靠DCDC(變壓器變壓后實(shí)現(xiàn))，電容，電感等儲(chǔ)能裝置，該類裝置有一定的危險(xiǎn)性，弱控制不當(dāng)，會(huì)照成電池的短路，后果不堪設(shè)想。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)電池組之間均衡，主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡同在，保證安全充電，延長(zhǎng)使用壽命的電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括串聯(lián)連接的多組電池組、電池單體電壓采集模塊、主控模塊、被動(dòng)均衡模塊以及主動(dòng)均衡模塊，所述的電池組分別與主動(dòng)均衡模塊、被動(dòng)均衡模塊以及電池單體電壓采集模塊電連接，主動(dòng)均衡模塊、被動(dòng)均衡模塊以及電池單體電壓采集模塊均與主控模塊電連接，所述的主控模塊通過電池單體電壓采集模塊實(shí)時(shí)采集每組電池單體的電壓，主控模塊計(jì)算出整組電池組平均電壓以及篩選出最高電池單體電壓和最低電池單體電壓，然后主控模塊控制主動(dòng)均衡模塊使得整組電池組對(duì)最低電池單體電壓進(jìn)行充電并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓，主動(dòng)均衡結(jié)束后主控模塊又控制被動(dòng)均衡模塊對(duì)最高電池單體電壓進(jìn)行放電并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓，被動(dòng)均衡結(jié)束后主控模塊再次通過電池單體電壓采集模塊實(shí)時(shí)采集每組電池單體的電壓并判斷是否需要再次均衡。為優(yōu)化上述方案采取的措施具體包括在上述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)中，所述的主動(dòng)均衡模塊包括用于將整組電池組電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換的DCDC轉(zhuǎn)換器、過流保護(hù)采樣電阻、主動(dòng)均衡電源輸出模塊以及用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主動(dòng)均衡過程中電壓電流大小的DCDC電壓電流監(jiān)控模塊，所述的DCDC轉(zhuǎn)換器電連接在整組電池組和主動(dòng)均衡電源輸出模塊、DCDC電壓電流監(jiān)控模塊之間，過流保護(hù)采樣電阻連接在DCDC轉(zhuǎn)換器的輸出端與CDC電壓電流監(jiān)控模塊之間。在上述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)中，所述的主控模塊控制主動(dòng)均衡模塊使得整組電池組對(duì)最低電池單體電壓進(jìn)行充電，每充電5秒，主控模塊控制停止充電一次并監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓，主控模塊控制被動(dòng)均衡模塊對(duì)最高電池單體電壓進(jìn)行放電，每放電5秒，主控模塊控制停止放電一次并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡相結(jié)合的方式對(duì)電池組進(jìn)行電壓均衡處理，這樣實(shí)現(xiàn)了均衡效率的最優(yōu)化，不僅降低了均衡時(shí)間，而且可有效延長(zhǎng)電池的壽命和電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，保證充電安全。

圖1是本電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)電路方框原理圖；圖2是主動(dòng)均衡模塊內(nèi)部的原理方框圖。
具體實(shí)施方式
以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。圖中，電池組I;電池單體電壓采集模塊2 ;主控模塊3 ;被動(dòng)均衡模塊4 ;主動(dòng)均衡模塊5 ;光控開關(guān)6 ;DCDC轉(zhuǎn)換器7 ;過流保護(hù)采樣電阻8 ;主動(dòng)均衡電源輸出模塊9 ;DCDC電壓電流監(jiān)控模塊10。如圖1所示，本電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括串聯(lián)連接的多組電池組1、電池單體電壓采集模塊2、主控模塊3、被動(dòng)均衡模塊4以及主動(dòng)均衡模塊5，這里多組電池組I包括BT1、BT2、BT3以及BTN，電池組I分別與主動(dòng)均衡模塊5、被動(dòng)均衡模塊4以及電池單體電壓采集模塊2電連接，在每組電池組I與被動(dòng)均衡模塊4、主動(dòng)均衡模塊5之間上連接有光控開關(guān)6，光控開關(guān)6分別有S1、S1_P、S2、S2_P、S3、S3_P、SN、SN_P，S_A、S_B、S_C以及S_D，主動(dòng)均衡模塊5、被動(dòng)均衡模塊4以及電池單體電壓采集模塊2均與主控模塊3電連接，主控模塊3通過電池單體電壓采集模塊2實(shí)時(shí)采集每組電池單體的電壓，主控模塊3計(jì)算出整組電池組I平均電壓以及篩選出最高電池單體電壓和最低電池單體電壓，然后主控模塊3控制主動(dòng)均衡模塊5使得整組電池組I對(duì)最低電池單體電壓進(jìn)行充電并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組I是否達(dá)到平均電壓，主動(dòng)均衡結(jié)束后主控模塊3又控制被動(dòng)均衡模塊4對(duì)最高電池單體電壓進(jìn)行放電并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組I是否達(dá)到平均電壓，被動(dòng)均衡結(jié)束后主控模塊3再次通過電池單體電壓采集模塊2實(shí)時(shí)采集每組電池單體的電壓并判斷是否需要再次均衡。如圖2所示，主動(dòng)均衡模塊5包括用于將整組電池組I電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換的IXDC轉(zhuǎn)換器7、過流保護(hù)采樣電阻8、主動(dòng)均衡電源輸出模塊9以及用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主動(dòng)均衡過程中電壓電流大小的DCDC電壓電流監(jiān)控模塊10，DCDC轉(zhuǎn)換器7電連接在整組電池組I和主動(dòng)均衡電源輸出模塊9、DCDC電壓電流監(jiān)控模塊10之間，過流保護(hù)采樣電阻8連接在DCDC轉(zhuǎn)換器7的輸出端與⑶C電壓電流監(jiān)控模塊之間，這里D⑶C轉(zhuǎn)換器7輸出的電壓為3. 6V，并通過配備過流保護(hù)采樣電阻8實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主動(dòng)均衡過程中的電流電壓情況。本電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)的工作流程如下主控模塊3通過電池單體電壓采集模塊2，實(shí)時(shí)采集每組電池組I單體的電壓主控計(jì)算出電池組I平均電壓，并篩選出最高電池單體電壓，最低電池單體電壓，為方便說明，假設(shè)有一組電池組I單體電壓較低(假定BTl)，另一組電池單體電壓較高(假定BT2)，其他電池單體電壓基本一致；均衡時(shí)一般先進(jìn)行主動(dòng)均衡再進(jìn)行被動(dòng)均衡，主控模塊3先進(jìn)行主動(dòng)均衡，即閉合光控開關(guān)6況、50、51、51_ ，這樣電池組I開始對(duì)BTl單體進(jìn)行充電，每充電5秒，主控模塊3會(huì)控制停止充電一次，并監(jiān)控該電池組I電壓是否達(dá)到平均電壓，待主動(dòng)均衡結(jié)束后，主控模塊3控制關(guān)斷光控開關(guān)6 :SC、SD、S1、S2，開始進(jìn)行對(duì)BT2的被動(dòng)均衡，即閉合光控開關(guān)6 :SA、SB、S2、S2_P，這樣BT2開始放電，每放電5秒，主控模塊3停止放電一次，并監(jiān)控該電池組I電壓是否達(dá)到平均電壓，被動(dòng)均衡結(jié)束后，再次通過電池單體電壓采集模塊2實(shí)時(shí)采集每組電池單體的電壓，用于判斷均衡的效果，是否需要再次均衡。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神所定義的范圍。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)，其特征是包括串聯(lián)連接的多組電池組、 電池單體電壓采集模塊、主控模塊、被動(dòng)均衡模塊以及主動(dòng)均衡模塊，所述的電池組分別與主動(dòng)均衡模塊、被動(dòng)均衡模塊以及電池單體電壓采集模塊電連接，主動(dòng)均衡模塊、被動(dòng)均衡模塊以及電池單體電壓采集模塊均與主控模塊電連接，所述的主控模塊通過電池單體電壓采集模塊實(shí)時(shí)采集每組電池單體的電壓，主控模塊計(jì)算出整組電池組平均電壓以及篩選出最高電池單體電壓和最低電池單體電壓，然后主控模塊控制主動(dòng)均衡模塊使得整組電池組對(duì)最低電池單體電壓進(jìn)行充電并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓，主動(dòng)均衡結(jié)束后主控模塊又控制被動(dòng)均衡模塊對(duì)最高電池單體電壓進(jìn)行放電并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓，被動(dòng)均衡結(jié)束后主控模塊再次通過電池單體電壓采集模塊實(shí)時(shí)采集每組電池單體的電壓并判斷是否需要再次均衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)，其特征是所述的主動(dòng)均衡模塊包括用于將整組電池組電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換的DCDC轉(zhuǎn)換器、過流保護(hù)采樣電阻、主動(dòng)均衡電源輸出模塊以及用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主動(dòng)均衡過程中電壓電流大小的DCDC電壓電流監(jiān)控模塊，所述的DCDC轉(zhuǎn)換器電連接在整組電池組和主動(dòng)均衡電源輸出模塊、DCDC電壓電流監(jiān)控模塊之間，過流保護(hù)采樣電阻連接在DCDC轉(zhuǎn)換器的輸出端與CDC電壓電流監(jiān)控模塊之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)，其特征是所述的主控模塊控制主動(dòng)均衡模塊使得整組電池組對(duì)最低電池單體電壓進(jìn)行充電，每充電5秒， 主控模塊控制停止充電一次并監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓，主控模塊控制被動(dòng)均衡模塊對(duì)最高電池單體電壓進(jìn)行放電，每放電5秒，主控模塊控制停止放電一次并實(shí)時(shí)監(jiān)控該電池組是否達(dá)到平均電壓。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電源管理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池能量均衡系統(tǒng)，包括串聯(lián)連接的多組電池組、電池單體電壓采集模塊、主控模塊、被動(dòng)均衡模塊以及主動(dòng)均衡模塊。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡相結(jié)合的方式對(duì)電池組進(jìn)行電壓均衡處理，這樣實(shí)現(xiàn)了均衡效率的最優(yōu)化，不僅降低了均衡時(shí)間，而且可有效延長(zhǎng)電池的壽命和電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，保證充電安全。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202840594SQ201220452488
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者徐偉 申請(qǐng)人:嘉興敏凱汽車零部件有限公司