一種控制模塊化鋰電池內(nèi)均衡和模塊之間均衡的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】一種控制模塊化鋰電池內(nèi)均衡和模塊之間均衡的控制系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種控制模塊化鋰電池內(nèi)均衡和模塊之間均衡的控制系統(tǒng)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]由于鋰電池的固有特性，必須工作在一個(gè)固定的電壓范圍內(nèi)，如2.75V至4.25V之間。當(dāng)充電電壓高于上限4.25V時(shí)，會(huì)引起電池起火或爆炸；當(dāng)放電電壓低于下限2.75V時(shí)，會(huì)引起電池的永久性損壞。因此，超出這個(gè)范圍，鋰電池的必須停止。同時(shí)由于電池特性的非一致性，當(dāng)多節(jié)鋰電池串聯(lián)充電時(shí)，會(huì)使得其中一節(jié)電池電壓首先到達(dá)上限電壓而其余電池處于沒(méi)充足電狀態(tài)；放電時(shí)，會(huì)使得其中一節(jié)電池電壓首先下降到下限電壓而其余電池仍處于有電狀態(tài)。串聯(lián)電池的個(gè)數(shù)越多，次數(shù)的越多，此種情況越嚴(yán)重，串聯(lián)電池組的容量會(huì)大大地下降。因此，串聯(lián)鋰電池組的壽命大大低于單節(jié)電池的壽命。尤其在電動(dòng)汽車中，串聯(lián)電池節(jié)數(shù)大約為80至150節(jié)，這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。目前的國(guó)內(nèi)外鋰電池應(yīng)用技術(shù)，串聯(lián)電池組的壽命一般為單體電池壽命的10%至30%。
[0005]因此，如何解決上述問(wèn)題成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種控制模塊化鋰電池內(nèi)均衡和模塊之間均衡的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了同時(shí)均衡鋰電池模塊內(nèi)部各節(jié)電池之間的電壓和各鋰電池模塊之間的電壓，使得所有電池模塊中的所有電池單元的壽命達(dá)到或接近單體電池壽命，有效地解決了電動(dòng)汽車電池應(yīng)用中的技術(shù)瓶頸。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種控制模塊化鋰電池內(nèi)均衡和模塊之間均衡的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括內(nèi)均衡控制電路和外均衡控制電路；所述內(nèi)均衡控制電路設(shè)置有下位BMS模塊，所述下位BMS模塊用于檢測(cè)并控制鋰電池模塊內(nèi)部各電池單元的電壓，實(shí)現(xiàn)均衡鋰電池模塊內(nèi)部電池組電壓的均衡；所述外均衡控制電路設(shè)置有上位BMS模塊，所述上位BMS模塊用于接收所述下位BMS的檢測(cè)信息，并根據(jù)所述檢測(cè)信息控制若干個(gè)鋰電池模塊之間的電壓，實(shí)現(xiàn)若干個(gè)鋰電池模塊之間電壓的均衡。
[0009]進(jìn)一步，所述內(nèi)均衡控制電路包括設(shè)置在鋰電池模塊內(nèi)部的下位BMS模塊、內(nèi)DC/DC隔離變換器、與鋰電池模塊內(nèi)電池組數(shù)量一致且一一對(duì)應(yīng)的若干個(gè)輸入繼電器和若干個(gè)輸出繼電器；所述下位BMS模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)鋰電池模塊內(nèi)各電池的電壓，選擇出電壓最高的電池和電壓最低的電池后；下位BMS模塊控制所述內(nèi)DC/DC隔離變換器將所述電壓最高的電池所對(duì)應(yīng)的輸入繼電器接通，同時(shí)將所述電壓最低的電池所對(duì)應(yīng)的輸出繼電器接通；從而將電壓最高的電池的能量轉(zhuǎn)移至電壓最低的電池；進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋰電池模塊內(nèi)部電池組的電壓均衡。
[0010]進(jìn)一步，所述外均衡控制電路包括上位BMS模塊和若干個(gè)外DC/DC隔離變換器；每一個(gè)外DC/DC隔離變換器對(duì)應(yīng)一個(gè)鋰電池模塊，且每一個(gè)外DC/DC隔離變換器均包括一個(gè)輸出繼電器和一個(gè)輸入繼電器；所述下位BMS電路將其對(duì)應(yīng)的鋰電池模塊內(nèi)所有的電池電壓測(cè)量值通過(guò)CAN總線上傳至所述上位BMS，上位BMS通過(guò)CAN總線將各個(gè)鋰電池模塊中總電壓最高的鋰電池模塊中的所述外DC/DC隔離變換器對(duì)應(yīng)的輸入繼電器接通，然后經(jīng)過(guò)均衡總線將總電壓最低的鋰電池模塊中的所述外DC/DC隔離變換器對(duì)應(yīng)的輸出繼電器接通，從而實(shí)現(xiàn)了鋰電池模塊之間的電壓均衡。
[0011]本發(fā)明具有以下積極的技術(shù)效果:
本發(fā)明利用分散在鋰電池模塊內(nèi)的BMS電路作為檢測(cè)和控制器，利用繼電器作為均衡切換元件，將電壓高的電池或模塊通過(guò)DC/DC隔離變換器和繼電器組的切換，將其能量轉(zhuǎn)移至電壓低的電池或模塊中去?？傮w的均衡分為模塊內(nèi)均衡和模塊之間的均衡兩部分；從而有效地延長(zhǎng)了電池的使用壽命，使得所有電池模塊中的所有電池單元的壽命達(dá)到或接近單體電池壽命，有效地解決了電動(dòng)汽車電池應(yīng)用中的技術(shù)瓶頸。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的電池模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的上位BMS模塊與各鋰離子電池模塊連接示意圖。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面，參考附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的說(shuō)明，附圖中標(biāo)示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0016]為了易于說(shuō)明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，用于說(shuō)明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對(duì)于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語(yǔ)意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對(duì)說(shuō)明可相應(yīng)地解釋。
[0017]如圖1-2所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N控制模塊化鋰電池內(nèi)均衡和模塊之間均衡的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括內(nèi)均衡控制電路和外均衡控制電路；其中，內(nèi)均衡控制電路用于均衡鋰電池模塊內(nèi)部電池組的電壓；外均衡控制電路用于均衡若干個(gè)鋰電池模塊之間的電壓。
[0018]內(nèi)均衡控制電路包括設(shè)置在鋰電池模塊內(nèi)部的下位BMS模塊、內(nèi)DC/DC隔離變換器、與鋰電池模塊內(nèi)電池組數(shù)量一致且對(duì)應(yīng)的若干個(gè)輸入繼電器和若干個(gè)輸出繼電器，上述各部件的連接關(guān)系如圖1所示；下位BMS模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)鋰電池模塊內(nèi)各電池的電壓，選擇出電壓最高的