專利名稱：一種大電流動力電池雙向均衡器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電池管理系統(tǒng)中的均衡技術領域，主要涉及的是ー種大電流動カ電池雙向均衡器。在動カ電池作為能量存儲單元的應用場合，為了滿足大功率、大容量的需要，通常將電池串聯成組使用。然而，由于單體電池間必然存在不一致性，將導致一系列的問題出現諸如循環(huán)壽命縮短、利用效率降低、管理維護困難等。尤其對于充放電電壓要求嚴格的鋰動カ電池來說，這些問題表現得尤為突出，一定程度上影響了新能源產業(yè)的發(fā)展。因此， 利用均衡技術有效地解決不一致性所帯來的問題，改善電池的使用狀態(tài)，是電池應用研究中的ー項重要課題。按照均衡開啟過程中能量的損耗程度，可將均衡分為損耗型和無損型；而這里所述的無損型，并非完全無損，是指低損耗。其中，損耗型均衡主要基于功率電阻可控分流的方法，一般用于實現充電均衡，每個單體電池均并聯有分流支路，需要時可將電池的能量以熱的形式散發(fā)出去，由于發(fā)熱量大，該方式無法實現大電流均衡，通常均衡電流不大于2A。無損型均衡則主要基于變壓器、電感、電容等儲能元件進行能量轉移，可在充電、放電、或靜態(tài)下工作，均衡過程中能量損耗較少，從而發(fā)熱量小，均衡電流一般可以做到5A以上。另夕卜，對于要求快速充電的應用場合，現在所能達到的均衡電流無法滿足要求。

實用新型內容本實用新型的目的即是提出一種大電流動カ電池雙向均衡器，實現大電流動力電池的無損型均衡；同時滿足快速充電的應用場合的要求。本實用新型完成其發(fā)明任務采取下述技術方案一種大電流動カ電池雙向均衡器，所述大電流動カ電池雙向均衡器由雙向DCDC、繼電器網絡、單片機系統(tǒng)三部分構成；所述的單片機系統(tǒng)實時監(jiān)測電池的電壓、溫度，并將所得到的溫度和電壓數據傳輸給與其連通的電池管理系統(tǒng)控制器；電池管理系統(tǒng)控制器根據單體電池的電壓作出判斷，確定所需進行均衡的單體電池，并將控制信息通過通訊接口下發(fā)到均衡器；均衡器的單片機系統(tǒng)選通需均衡単體電池兩端的繼電器，控制所設置的雙向DCDC的輸入輸出方向，選通繼電器網絡，實現均衡；所述的繼電器分別對應設置于電池組中的每ー節(jié)単體電池兩端；即當均衡器工作時，單片機系統(tǒng)選通需均衡単體電池兩端的繼電器，并選擇雙向DCDC變壓器進行高壓到低壓變換，實現電池組到單體電池的能量轉移，即放電均衡，或者選擇雙向DOTC變壓器低壓到高壓變換，實現單體電池到電池組的能量轉移，即充電均衡。本實用新型所提出的一種大電流動カ電池雙向均衡器，實現了大電流動カ電池的無損型均衡；同時可滿足快速充電的應用場合的要求。該均衡器能夠有效消除電池組中單體電池初始電量差異，并對容量不一致性也有很好的改善。

圖I為本實用新型均衡器工作原理示意圖。[0008]圖2為充電均衡狀態(tài)原理示意圖。圖3為放電均衡狀態(tài)原理示意圖。圖4為均衡器的系統(tǒng)結構框圖。
具體實施方式
結合給出的附圖和實施例對本實用新型加以進ー步說明。如圖4所示，其給出均衡器的系統(tǒng)結構框圖；并參照圖1，所述的均衡器包括雙向D⑶C變壓器、繼電器網絡、溫度監(jiān)測、電壓檢測、單片機系統(tǒng)、雙向隔離以及通訊接ロ等模塊。其中雙向DCDC變壓器用于電池組和電池組內部單體電池的能量轉移；繼電器網絡用于控制選擇需進行充、放電均衡的單體電池；溫度監(jiān)測模塊用于實時測量電池的溫度，電壓監(jiān)測模塊用于實時測量電池的電壓；溫度和電壓這兩組數據傳輸給單片機并經過單片機處理 后向外發(fā)送；控制繼電器網絡和雙向DCDC變壓器的工作。單片機系統(tǒng)是均衡器的控制核心，根據電池的參數控制均衡器的工作狀態(tài)；均衡器通過通訊接ロ與電池管理系統(tǒng)控制器相連接，電池管理系統(tǒng)控制器對系統(tǒng)內多個均衡器和電流采集器的采集數據進行顯示和記錄，并控制単體電池是否均衡。，由于多節(jié)電池串聯后有很高的共模電壓存在，必須使用雙向隔離電路對通訊接ロ進行隔離。為了配合均衡電路的可靠運行，均衡器本身還必須具備単體電池參數的監(jiān)測功能，主要包括電池電壓、溫度的監(jiān)測，另外還必須有通訊接ロ，可以和電池管理系統(tǒng)控制器進行通訊。以下對充電和放電過程中均衡器的工作原理進行說明。圖2為啟動放電均衡的狀態(tài)，在放電后期，由于電池的不一致性，總有個別電池的電壓下降較快，率先達到均衡點；此時需要開啟均衡，使電池組對其充電，控制其電壓的下降，使放電過程得以繼續(xù)。不失一般性，假設第2節(jié)電池電壓低于放電均衡起始點電壓，單片機系統(tǒng)則選通繼電器網絡中的K2B、K3A以及K1A、K13B，并選擇ECDC雙向變壓器從高壓到低壓進行變換，實現電池組的能量向第2節(jié)電池轉移，使第2節(jié)電池的電壓下降速度變緩。圖3為啟動充電均衡的狀態(tài)，在充電后期，由于電池的不一致性，總有個別電池的電壓升高較快，率先達到均衡點，此時需要開啟均衡，使其向整個電池組充電，控制其電壓的上升，使充電過程得以繼續(xù)。不失一般性，假設第2節(jié)電池電壓高于充電均衡起始點電壓，單片機系統(tǒng)則選通繼電器網絡中的K2A、K3B以及K1A、K13B，并選擇ECDC雙向變壓器從低壓到高壓進行變換，實現第2節(jié)電池的能量向電池組轉移，使第2節(jié)電池的電壓上升速度變緩。所述均衡器的基本原理框圖如圖I所示，均衡器包括雙向D⑶C、繼電器網絡、單片機系統(tǒng)三部分；所述的單片機系統(tǒng)實時監(jiān)測電池的電壓、溫度，并將所得到的溫度和電壓數據傳輸給與其連通的電池管理系統(tǒng)控制器；電池管理系統(tǒng)控制器根據單體電池的電壓作出判斷，確定所需進行均衡的單體電池，并將控制信息通過通訊接口下發(fā)到均衡器；均衡器的單片機系統(tǒng)選通需均衡単體電池兩端的繼電器，，控制所設置的雙向DCDC的輸入輸出方向，選通繼電器網絡，實現均衡；所述的繼電器分別對應設置于電池組中的每ー節(jié)單體電池兩端；即當均衡器工作時，單片機系統(tǒng)選通需均衡単體電池兩端的繼電器，并選擇雙向DCDC變壓器進行高壓到低壓變換，實現電池組到單體電池的能量轉移，即放電均衡，或者選擇雙向D⑶C變壓器低壓到高壓變換，實現單體電池到電池組的能量轉移，即充電均衡。 在應用時，每12節(jié)電池安裝I個均衡器，12節(jié)電池為ー組實現自動均衡。
權利要求1.一種大電流動カ電池雙向均衡器，其特征在于所述大電流動カ電池雙向均衡器的構成為包括雙向DCDC、繼電器網絡、單片機系統(tǒng)三部分；所述的單片機系統(tǒng)實時監(jiān)測電池的電壓、溫度，并將所得到的溫度和電壓數據傳輸給與其連通的電池管理系統(tǒng)控制器；電池管理系統(tǒng)控制器根據單體電池的電壓作出判斷，確定所需進行均衡的單體電池，并將控制信息通過通訊接口下發(fā)到均衡器；均衡器的單片機系統(tǒng)選通需均衡単體電池兩端的繼電器，控制所設置的雙向DCDC的輸入輸出方向，選通繼電器網絡，實現均衡；所述的繼電器分別對應設置于電池組中的每ー節(jié)単體電池兩端；即當均衡器工作時，單片機系統(tǒng)選通需均衡単體電池兩端的繼電器，并選擇雙向DCDC變壓器進行高壓到低壓變換，實現電池組到單體電池的能量轉移，即放電均衡，或者選擇雙向DCDC變壓器低壓到高壓變換，實現単體電池到電池組的能量轉移，即充電均衡。
專利摘要本實用新型屬于電池管理系統(tǒng)中的均衡技術領域，涉及一種大電流動力電池雙向均衡器，包括雙向DCDC、繼電器網絡、電池管理系統(tǒng)三部分；所述的電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測電池的電壓、溫度，并將所得到的溫度和電壓數據傳輸給與其連通的單片機系統(tǒng)；由所述的單片機根據單體電池的電壓作出判斷，確定所需進行均衡的單體電池；單片機系統(tǒng)選通需均衡單體電池兩端的繼電器，控制所設置的雙向DCDC的輸入輸出方向，選通繼電器網絡，實現均衡；所述的繼電器分別對應設置于電池組中的每一節(jié)單體電池兩端。本實用新型所提出的一種大電流動力電池雙向均衡方法及均衡器，實現了大電流動力電池的無損型均衡；同時可滿足快速充電的應用場合的要求。
文檔編號H02J7/00GK202395476SQ201120507460
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2011年11月30日
發(fā)明者仝利鋒, 李海峽, 趙星, 郭令, 韓金坤 申請人:凱邁(洛陽)電子有限公司