車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，涉及電動(dòng)汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，其包括鋰電池組模塊，通過(guò)電池管理系統(tǒng)（battery?management?system?BMS）從機(jī)模塊采集鋰電池組模塊中各單體電壓信息，由通信將電池組各單體電壓信息傳遞于均衡主控模塊，均衡主控模塊通過(guò)控制均衡模塊組，對(duì)每個(gè)單體電池進(jìn)行均衡；當(dāng)鋰電池組模塊內(nèi)的單體電池的電壓最高值與電壓最低值的差值與均衡控制策略設(shè)定的電壓關(guān)系相對(duì)應(yīng)時(shí)，均衡主控模塊向均衡模塊組輸出均衡控制信號(hào)，對(duì)電池模塊內(nèi)相應(yīng)的單體電池進(jìn)行主動(dòng)均衡，使電池組模塊內(nèi)的單體電池壓差與均衡控制策略所設(shè)定的電壓關(guān)系相匹配；本發(fā)明均衡效率高、均衡電流大、適應(yīng)性好，有效的提升了鋰電池組的利用率，延長(zhǎng)了鋰電池組的使用壽命。
【專利說(shuō)明】車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種新型的能源技術(shù)，磷酸鐵鋰電池單節(jié)電壓較低，在實(shí)際使用過(guò)程中如電動(dòng)大巴的動(dòng)力電池組必須串聯(lián)大量的單體電池才能達(dá)到動(dòng)力系統(tǒng)所需要的電壓值。由于電池生產(chǎn)從原料開(kāi)始到產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)多道復(fù)雜的工序，即使每道工序都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的程序控制，也不可能做到每只電池在下生產(chǎn)線時(shí)的電壓、內(nèi)阻、容量完全一致，總會(huì)存在一些微小的差異。隨著電池的使用，由于熱差異等環(huán)境因素的影響，這些微小的差異會(huì)被放大，使得串聯(lián)電池間的性能差異越來(lái)越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，包括:
鋰電池組模塊，由若干節(jié)單體電池串聯(lián)組成；
BMS從機(jī)模塊，采集鋰電池組模塊的電池組總電壓信息和各單體電池的單體電壓信
息；
均衡主控模塊，接收自BMS從機(jī)模塊所傳遞的電壓信息，控制均衡模塊組對(duì)鋰電池組模塊內(nèi)的各單體電池進(jìn)行均衡；
均衡模塊組，由分別與對(duì)應(yīng)單體電池相并聯(lián)的若干均衡模塊單元組成，所述均衡模塊單元包括一個(gè)反激變壓器和兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管分別串接到反激變壓器的原邊繞組與副邊繞組，每個(gè)均衡模塊單元的反激變壓器的原邊繞組與其對(duì)應(yīng)的該單體電池的正負(fù)極連接，副邊繞組均連接至功率總線，原邊繞組上串聯(lián)的開(kāi)關(guān)管串接在原邊繞組的非同名端，副邊繞組上串聯(lián)的開(kāi)關(guān)管串接在副邊繞組的同名端。
[0005]優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)管為MOSFET開(kāi)關(guān)管。
[0006]優(yōu)選的，所述反激變壓器為雙向可逆平面反激變壓器。
[0007]本發(fā)明的車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其有益效果表現(xiàn)在:
I )、均衡主控模塊通過(guò)PWM信號(hào)控制每個(gè)均衡模塊單元反激變壓器原邊與副邊繞組上串接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)，通過(guò)均衡策略控制反激變壓器原邊繞組和副邊繞組上串接的開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通順序，實(shí)現(xiàn)能量從能量較高單體轉(zhuǎn)移至能量較低單體。N個(gè)單體電池之間通過(guò)直接或間接能量轉(zhuǎn)移，最終實(shí)現(xiàn)N個(gè)單體之間的能量均衡。
[0008]2)、可以實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)單體電池間的能量均衡，最終實(shí)現(xiàn)所有單體電池間的能量平衡，均衡效率高、均衡電流大、易于實(shí)現(xiàn)、適應(yīng)性好，能有效的提高鋰離子電池組的利用率，提升電池放電能力和使用壽命。
[0009]3)、本發(fā)明的車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，減輕甚至消除動(dòng)力電池組使用的不均衡性，有效抑制電池間的不一致性，提升鋰電池組的利用率，這對(duì)于提高鋰電池組的壽命降低電池的使用成本具有重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的功能示意框圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的均衡系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明的均衡模塊單元電路圖。
[0013]圖4為三個(gè)單體鋰離子電池串聯(lián)均衡的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換示意圖。
[0015]圖中附圖標(biāo)記含義如下:
1-鋰電池組模塊。
[0016]2-BMS從機(jī)模塊。
[0017]3-均衡主控模塊。
[0018]4-均衡模塊組。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但并不因此將本發(fā)明限制在的實(shí)施例范圍之內(nèi)。
[0020]本發(fā)明的車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，由鋰電池組模塊、BMS從機(jī)模塊、均衡主控模塊和均衡模塊組構(gòu)成。請(qǐng)參閱圖1和2，鋰離子電池組模塊I由N個(gè)單體電池串聯(lián)組成；通過(guò)BMS (電池管理系統(tǒng),battery management system)從機(jī)模塊2采集鋰電池組模塊的電池組總電壓信息和各單體電池的單體電壓信息，由通信將電壓信息傳遞于均衡主控模塊3 ;均衡主控模塊3進(jìn)行信息處理、均衡策略的管理以及對(duì)均衡模塊組4控制，如此實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)單體電池進(jìn)行均衡。
[0021]均衡模塊組4包括分別與對(duì)應(yīng)單體電池相并聯(lián)的若干均衡模塊單元，請(qǐng)一并參閱圖3，均衡模塊單元均包括一個(gè)反激變壓器和兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，每個(gè)均衡模塊單元反激變壓器的原邊繞組與對(duì)應(yīng)該單體電池的正負(fù)極連接，副邊繞組均連接到功率總線。開(kāi)關(guān)管分別串接到原邊繞組的非同名端與副邊繞組的同名端。本實(shí)施例中的反激變壓器為雙向可逆平面反激變壓器，開(kāi)關(guān)管為MOSFET開(kāi)關(guān)管。
[0022]均衡主控模塊3通過(guò)BMS從機(jī)模塊2獲得鋰離子電池組模塊I的各單體電壓。當(dāng)鋰離子電池組模塊I內(nèi)的單體電池的電壓最高值與電壓最低值的差值與均衡控制策略設(shè)定的電壓關(guān)系相對(duì)應(yīng)時(shí)，均衡主控模塊3向均衡模塊組4輸出均衡控制信號(hào)，對(duì)電池模塊內(nèi)相應(yīng)的單體電池進(jìn)行主動(dòng)均衡，使電池組模塊內(nèi)的單體電池壓差與均衡控制策略所設(shè)定的電壓關(guān)系相匹配。
[0023]以N節(jié)單體鋰離子電池串聯(lián)成組為例，其均衡系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，最上方電池為CELLl，最下方電池為CELLN，串聯(lián)的電池個(gè)數(shù)不限。每個(gè)均衡模塊單元主要由一個(gè)雙向可逆平面反激變壓器和兩個(gè)開(kāi)關(guān)管組成。反激變壓器原邊繞組非同名端串接一個(gè)開(kāi)關(guān)管連接到與其對(duì)應(yīng)的單體電池的正極和負(fù)極，反激變壓器副邊繞組連接到功率總線，其中同名端串接一個(gè)開(kāi)關(guān)管。均衡主控模塊3與均衡模塊組4之間通過(guò)總線進(jìn)行通信。
[0024]均衡主控模塊3通過(guò)PWM信號(hào)控制與反激變壓器串接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，通過(guò)均衡策略控制反激變壓器原邊繞組和副邊繞組上串接的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通順序，實(shí)現(xiàn)能量從能量較高單體轉(zhuǎn)移至能量較低單體，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后，最終實(shí)現(xiàn)N個(gè)單體之間的能量均衡。
[0025]圖4所示為三個(gè)單體鋰離子電池串聯(lián)均衡的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，以三個(gè)單體鋰離子電池CELL1、CELL2、CELL3串聯(lián)成組為例說(shuō)明均衡模塊組的工作方式。請(qǐng)參閱圖4，三個(gè)反激變壓器T1、T2、T3分別與CELL1、CELL2、CELL3并聯(lián)。Tl原邊繞組的同名端與CELLl正極相連，Tl原邊繞組的非同名端串接一個(gè)開(kāi)關(guān)管Sll然后連接到CELLl的負(fù)極。Tl副邊繞組的非同名端連接到負(fù)功率總線，Tl副邊繞組的同名端串接一個(gè)開(kāi)關(guān)管S12然后接到正功率總線。T2、T3的鏈接方式與Tl相同。
[0026]圖5所示為均衡能量轉(zhuǎn)移圖:假定CELLl的單體電壓較高，CELL3電壓較低。此時(shí)開(kāi)啟均衡功能，實(shí)現(xiàn)能量由CELLl轉(zhuǎn)移至CELL3。首先，Sll導(dǎo)通、S12斷開(kāi)放電電流Id從CELLl正極經(jīng)Tl原邊繞組流到CELLl負(fù)極，Tl原邊繞組儲(chǔ)存能量；經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間tl之后，Sll斷開(kāi)、S12導(dǎo)通，儲(chǔ)存在Tl原邊繞組的能力耦合至Tl副邊；經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間t2后，S32導(dǎo)通，此時(shí)Tl副邊繞組儲(chǔ)存的能量傳遞于T3副邊繞組；經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間t3后，S12斷開(kāi)、S32斷開(kāi)、S31導(dǎo)通，儲(chǔ)存在T3副邊繞組的能量耦合至T3原邊，給單體電壓較低的CELL3補(bǔ)電，如此實(shí)現(xiàn)能量從CELLl轉(zhuǎn)移到CELL3。
[0027]以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說(shuō)明，所屬本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對(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，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其特征是包括: 鋰電池組模塊(I)，由若干節(jié)單體電池串聯(lián)組成； BMS從機(jī)模塊(2 )，采集鋰電池組模塊(I)的電池組總電壓信息和各單體電池的單體電壓信息； 均衡主控模塊(3)，接收自BMS從機(jī)模塊(2)所傳遞的電壓信息，控制均衡模塊組(4)對(duì)鋰電池組模塊(I)內(nèi)的各單體電池進(jìn)行均衡； 均衡模塊組(4)，由分別與對(duì)應(yīng)單體電池相并聯(lián)的若干均衡模塊單元組成，所述均衡模塊單元包括一個(gè)反激變壓器和兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管分別串接到反激變壓器的原邊繞組與副邊繞組，每個(gè)均衡模塊單元的反激變壓器的原邊繞組與其對(duì)應(yīng)的該單體電池的正負(fù)極連接，副邊繞組均連接至功率總線，原邊繞組上串聯(lián)的開(kāi)關(guān)管串接在原邊繞組的非同名端，副邊繞組上串聯(lián)的開(kāi)關(guān)管串接在副邊繞組的同名端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其特征在于:所述開(kāi)關(guān)管為MOSFET開(kāi)關(guān)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載動(dòng)力鋰離子電池組主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其特征在于:所述反激變壓器為雙向可逆平面反激變壓器。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103986216SQ201410239271
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】姚京, 詹昌輝, 韓廷, 郭言平 申請(qǐng)人:合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源股份公司