動力電池的主動無損雙向均衡方法、裝置和電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到動力電池均衡領(lǐng)域，特別是涉及到一種動力電池的主動無損雙向均衡方法、裝置和電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電池應(yīng)用的不斷推廣，尤其是鋰離子動力電池越來越廣泛的應(yīng)用，動力電池成為新能源發(fā)展的一個重要方向。然而動力電池的容量越大，單體電池之間以及電池包與電池包之間的容量差異也就越大，加上初始電量差異和長期循環(huán)使用，動力電池中的電池包以及電池包內(nèi)的單體電池不一致性會逐漸加劇，嚴(yán)重影響了動力電池的性能和壽命。這給電池管理系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)，即如何快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)單體電池之間以及電池包與電池包之間的均衡。
[0003] 現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)很多具有均衡功能，但都是電池包內(nèi)單體電池之間的均衡，均衡能力有限，無法快速實(shí)現(xiàn)電池包與電池包之間以及系統(tǒng)內(nèi)所有單體電池之間的均衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的為提供一種可以快速給電池包內(nèi)單體電池以及動力電池內(nèi)全部單體電池快速均衡處理的動力電池的主動無損雙向均衡方法、裝置和電路。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種動力電池的主動無損雙向均衡電路，所述動力電池包括至少一個電池包，電池包內(nèi)設(shè)置多個串聯(lián)的單體電池；所述主動無損雙向均衡電路包括；
[0006]電壓檢測電路，用于檢測各單體電池的電壓；
[0007]電壓比較電路，用于將單體電池的電壓與其所在電池包的預(yù)設(shè)的電壓閾值比較，得到電壓高于所述電壓閾值的高電壓單體電池，以及電壓低于所述電壓閾值的低電壓單體電池；
[0008] 能量均衡單元，用于接收高電壓單體電池的放電，以及給低電壓單體電池充電；
[0009] DC/DC變換器，用于各單體電池和能量均衡單元之間的能量轉(zhuǎn)換，當(dāng)高電壓單體電池的放電時(shí)，將高電壓單體電池釋放的直流電壓轉(zhuǎn)換成適配能量均衡單元的直流電壓；以及用于當(dāng)給低電壓單體電池充電時(shí)，將能量均衡單元的直流電壓轉(zhuǎn)換成適配低電壓單體電池充電的直流電壓；
[0010] 開關(guān)陣列，用于各單體電池與DC/DC變換器的連接控制，包括一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關(guān)和一組一端用于分別連接各單體電池負(fù)極的負(fù)極開關(guān)，各正極開關(guān)的另一端短接在一起，形成一個正極公共端并連接DC/DC變換器的正極輸入端；各負(fù)極開關(guān)的另一端短接在一起，形成一個負(fù)極公共端并連接DC/DC變換器的負(fù)極輸入端；
[〇〇11] 控制器，用于控制對應(yīng)高電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)閉合給能量均衡單元充電，當(dāng)高電壓電池的電壓與所述電壓閾值相等時(shí)，斷開對應(yīng)高電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)停止高電壓單體電池的放電；控制對應(yīng)低電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)閉合使能量均衡單元給低電壓單體電池充電，當(dāng)?shù)碗妷簡误w電池的電壓與所述電壓閾值相等時(shí)，斷開對應(yīng)低電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)停止給低電壓單體電池充電；其中，同一電池包內(nèi)的高電壓單體電池的放電過程與低電壓單體電池的充電過程分次序進(jìn)行。
[0012]進(jìn)一步地，所述控制器還用于當(dāng)各電池包內(nèi)的單體電池的規(guī)格相同時(shí)，通過所述電壓檢測電路獲取每一個單體電池的電壓，并進(jìn)行平均值計(jì)算，所得到的平均值為所述電壓閾值；或者，
[0013]用于當(dāng)不同的電池包內(nèi)設(shè)置不同規(guī)格的單體電池時(shí)，通過所述電壓檢測電路獲取每一個單體電池的電壓，計(jì)算單體電池所在電池包內(nèi)的電壓平均值，該電壓平均值為所述對應(yīng)電池包的電壓閾值。
[0014]進(jìn)一步地，所述動力電池的每一個電池包通過所述開關(guān)陣列連接一個所述DC/DC變換器；
[0015]多個DC/DC變換器的輸出端連接同一個能量均衡單元。
[0016]進(jìn)一步地，所述DC/DC變換器為反激變換器或正極有源鉗位變換器。
[0017]進(jìn)一步地，所述正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)為繼電器或M0S管。
[0018]進(jìn)一步地，所述正極公共端與所述DC/DC變換器的正極輸入端之間通過正極輸入開關(guān)連接；所述負(fù)極公共端與DC/DC變換器的負(fù)極輸入端之間通過負(fù)極輸入開關(guān)連接；
[0019]所述DC/DC變換器的正極輸出端與所述能量均衡單元的正極通過正極均衡開關(guān)連接；所述DC/DC變換器的負(fù)極輸出端與能量均衡單元的負(fù)極極通過負(fù)極均衡開關(guān)連接。
[0020]本發(fā)明還提供一種動力電池的主動無損雙向均衡方法，所述動力電池包括至少一個電池包，電池包內(nèi)設(shè)置多個串聯(lián)的單體電池；每個電池包連接有開關(guān)陣列，該開關(guān)陣列包括一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關(guān)和一組一端用于分別連接各單體電池負(fù)極的負(fù)極開關(guān)，各正極開關(guān)的另一端短接在一起，形成一個正極公共端，各負(fù)極開關(guān)的另一端短接在一起，形成一個負(fù)極公共端；所述主動無損雙向均衡方法包括:
[0021 ]獲取每一個電池包內(nèi)的各單體電池的電壓，并分別與所在電池包的預(yù)設(shè)電壓閾值進(jìn)行比較，得到電壓高于所述電壓閾值的高電壓單體電池，以及電壓低于所述電壓閾值的低電壓單體電池；
[0022]控制對應(yīng)高電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)閉合給能量均衡單元充電，當(dāng)高電壓電池的電壓與所述電壓閾值相等時(shí)，斷開對應(yīng)尚電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)停止高電壓單體電池的放電；控制對應(yīng)低電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)閉合使能量均衡單元給低電壓單體電池充電，當(dāng)?shù)碗妷簡误w電池的電壓與所述電壓閾值相等時(shí)，斷開對應(yīng)低電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)停止給低電壓單體電池充電；其中，同一電池包內(nèi)的高電壓單體電池的放電過程與低電壓單體電池的充電過程分次序進(jìn)行。
[0023]進(jìn)一步地，所述電壓閾值的設(shè)置方法，包括:
[0024]當(dāng)各電池包內(nèi)的單體電池的規(guī)格相同時(shí)，獲取每一個單體電池的電壓，并進(jìn)行平均值計(jì)算，所得到的平均值為所述電壓閾值；或者，
[0025]當(dāng)不同的電池包內(nèi)設(shè)置不同規(guī)格的單體電池時(shí)，獲取每一個單體電池的電壓，計(jì)算單體電池所在電池包內(nèi)的電壓平均值，該電壓平均值為所述對應(yīng)電池包的電壓閾值。
[0026]本發(fā)明還提供一種動力電池的主動無損雙向均衡裝置，所述動力電池包括至少一個電池包，電池包內(nèi)設(shè)置多個串聯(lián)的單體電池；每個電池包連接有開關(guān)陣列，該開關(guān)陣列包括一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關(guān)和一組一端用于分別連接各單體電池負(fù)極的負(fù)極開關(guān)，各正極開關(guān)的另一端短接在一起，形成一個正極公共端，各負(fù)極開關(guān)的另一端短接在一起，形成一個負(fù)極公共端；所述主動無損雙向均衡方法，所述主動無損雙向均衡裝置包括:
[0027]獲取比較單元，用于獲取每一個電池包內(nèi)的各單體電池的電壓，并分別與所在電池包的預(yù)設(shè)電壓閾值進(jìn)行比較，得到電壓高于所述電壓閾值的高電壓單體電池，以及電壓低于所述電壓閾值的低電壓單體電池；
[0028]雙向無損均衡單元，用于控制對應(yīng)高電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)閉合給能量均衡單元充電，當(dāng)高電壓電池的電壓與所述電壓閾值相等時(shí)，斷開對應(yīng)高電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)停止高電壓單體電池的放電；控制對應(yīng)低電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)閉合使能量均衡單元給低電壓單體電池充電，當(dāng)?shù)碗妷簡误w電池的電壓與所述電壓閾值相等時(shí)，斷開對應(yīng)低電壓單體電池的正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)停止給低電壓單體電池充電；其中，同一電池包內(nèi)的高電壓單體電池的放電過程與低電壓單體電池的充電過程分次序進(jìn)行。
[0029]進(jìn)一步地，所述獲取比較單元包括:
[0030]第一獲取子單元，用于當(dāng)各電池包內(nèi)的單體電池的規(guī)格相同時(shí)，獲取每一個單體電池的電壓，并進(jìn)行平均值計(jì)算，所得到的平均值為所述電壓閾值；或者，
[0031]第二獲取子單元，用于當(dāng)不同的電池包內(nèi)設(shè)置不同規(guī)格的單體電池時(shí)，獲取每一個單體電池的電壓，計(jì)算單體電池所