[发明专利]锂离子动力电池的单体均衡化系统

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力汽车的动力电池，尤其是一种锂离子动力电池的单体均衡化系统。

背景技术

混合动力汽车的动力电池由多个单体串联组成，动力电池的类型有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。锂离子动力电池具有能量密度高、可大电流充放电、无记忆效应、原材料成本低等诸多优点，将取代铅酸电池、镍氢电池，成为动力电池的赢家。

影响动力电池性能和寿命的主要因素包括电池温度、电池内阻、单体电池一致性等，电池单体由于制造和使用环境的差异性，在电池的使用过程中，电池单体的差异性将逐步恶化，锂离子电池单体的不一致性不仅影响电池的性能和寿命，而且影响电池的安全，锂离子电池系统总有单体电压高的电池，相对组内其它电池较早地进入过充电状态，发生过充的电池单体随着充电的不断进行，极化作用加强，升温加剧，伴随不可逆的析气反应，电池容量降低，并有可能在充电结束后的短时间内使电池内部物质燃烧，导致电池报废。

为了提高锂离子动力电池的可靠性和系统的安全性，延长电池锂离子动力电池的寿命，管理系统应具有电池单体均衡化的功能。现有技术采用能量消耗的原理实现电池单体B的均衡化管理，如图1所示，放电电阻R₁、R₂…R_n分别通过可控开关SW₁、SW₂…SW_n、SW_n+1与电池单体B₁、B₂…B_n并联，控制模块1判断出电池单体B₁、B₂…B_n中出现差异性的单体，控制相应的放电电阻与电池单体连接，通过放电的方法，降低电压较高的电池单体的容量，实现单体均衡化，现有技术只能在电池静态过程中实现，且均衡化过程伴随热量产生，不仅消耗电池的能量，而且产生了大量的热量，增加了热管理设计的难度。此外，在均衡化过程中的能量消耗不仅降低了电池的能量效率，而且放电电阻产生的热量也增加了电池热管理设计的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过能量转移来实现单体均衡化的锂离子动力电池的单体均衡化系统。

为实现上述目的，本发明提供的一种锂离子动力电池的单体均衡化系统，包括至少两个相串连的电池单体B，任意两个相邻的电池单体B上各自并联一个可控开关K，两个可控开关K之间串联一个电容C，两个可控开关K处于与其中的任意一个电池单体B接通或断开的两种电连接状态，电压采集控制模块采集电池的电压并经处理后输出控制信号驱动相应的可控开关K，使电容C与待处理的电池单体B连通。

本发明通过控制可控开关K与电池单体B的通断使电池单体B对电容C充电或使电容C放电，成功地实现了电荷从电压高的电池单体B向电压低的电池单体B的转移，提高了电池的性能，延长了电池的寿命，既适用于静态均衡化管理，也适用于动态均衡化管理，同时，既避免降低电池的能量效率，也避免增加电池热管理设计的难度。

附图说明

图1是现有技术的控制电路图；

图2是本发明的电路图；

图3是本发明的控制电路图；

图4时本发明的控制流程图。

具体实施方式

一种锂离子动力电池的单体均衡化系统，包括至少两个相串连的电池单体B，任意两个相邻的电池单体B上各自并联一个可控开关K，两个可控开关K之间串联一个电容C，两个可控开关K处于与其中的任意一个电池单体B接通或断开的两种电连接状态，电压采集控制模块10采集电池的电压并经处理后输出控制信号驱动相应的可控开关K，使电容C与待处理的电池单体B连通，待处理的电池单体B对电容C充电或使电容C对待处理的电池单体B放电。

两个或两个以上的待处理的电池单体B直接或间接相邻，即可以相邻，也可以不相邻。直接相邻是指两个或两个以上的待处理的电池单体B的正、负极相接，间接相邻是指两个或两个以上的待处理的电池单体B之间间隔有一个或多个电池单体B。待处理的电池单体B可以是一个，也可以是两个或两个以上，两个或两个以上的电池单体B相距较远时，电压采集控制模块10频繁地控制可控开关K在电池单体B之间切换，通过能量的传递实现能量的转移，在这种情况下，实现单体均衡化所需要的时间要高于两个临近的电池单体B的均衡化。

所述的可控开关K采用继电器J，其动触点与电容C相连，其两个静触点分别与电池单体B的正负极相连，如图2所示，实施例中选用电磁继电器J。