[发明专利]一种锂离子动力电池组均衡放电管理系统

说明书

技术领域

本发明属于电池管理技术领域，特别涉及一种锂离子动力电池组均衡放电管理系统。

背景技术

出于能源和环境的考虑，电动汽车在各国政府和汽车制造商的共同推动下取得了快速的发展。纯电动汽车因能真正的实现“零排放″而成为电动汽车的重要发展方向之一。电动汽车作为绿色交通工具，将在21世纪给人类社会带来巨大的变化。锂离子电池以其能量密度大、电压平台高等优良的性能成为纯电动汽车的理想动力源。然而，锂离子电池的抗滥用能力较差。锂离子电池，特别是成组锂离子电池的安全性和长寿命成为锂离子电池使用管理中急需解决的问题。人们试图通过有效的锂离子动力电池组管理系统改善锂离子电池组的安全性和使用寿命。

目前，锂离子动力电池组的管理方法有：

(1)专用IC(集成电路)管理放电：这种基于芯片的简单管理方式难以实现均衡管理，功能不够全面，例如无法驱动液晶，无法实现复杂的逻辑操作，无法满足客户的个性化需求等等，因此已经不能满足各式各样的要求。而且，多串联数的专用IC处在开发测试阶段，目前国内还只能生产单电池的IC。

(2)混合IC管理放电：一个混合IC最多可以管理串联数为13的电池。市场上的混合IC主要以O2、TI、Intersil、MAX、凌特等为主。其中O2是比较早生产可以管理较多电池串数的混合IC的，开始主要以OZ890为主，后来又相应的推出了最多8串的OZ8920，再通过两片级连做到16串，但其电路比较复杂，价格相对都比较高；TI主要以早期的笔记本电池管理芯片为主，该系列芯片主要是电量平衡的处理方法不同，是采用能量转移的方式来进行电池平衡的，而不是传统的分流的方式，但其价格昂贵，电路相对复杂；Intersil产品主要以9208，9216，9217等芯片为主，其中9216和9217可以配对使用，构成最多12串的电池管理系统，但是9208、9216和9217均属于被动器件，都需要外挂MCU来控制其工作，因此开发难度相对较大，其系统成本也相对较高；MAX产品也主要是以可以管理10串电池的芯片为主，其功能和操作模式与O2和TI的类似，价格与TI的10串的芯片相当；凌特产品主要以电池的模拟前端为主，最多也可以达到10多串，但其价格相当昂贵，一般民用都很难接受。

(3)采用MCU(微控制器或单片机)管理方式，MCU在锂电池管理系统方面的应用是非常适合的，可以非常方便的根据电池充电的状态实现实时电池均衡管理，目前主要的均衡管理方法是双向无损均衡技术，即给每一个电池配备一个均衡回路，需要两个功率的MOS，但它的问题在于均衡管理系统的控制变得复杂，可靠性下降，成本上升，一旦有一路器件损坏，产生短路的风险极高，几乎无法维护，如果要求较大的均衡电流则各种问题将会更加突出。传统的通过测量电池的开路电压来判断是否进行均衡放电的方式，不能准确的反应单个电池的荷电状态，电池往往出现过放电等现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种锂离子动力电池组均衡放电管理系统。该系统电路简化，便于维修，具有过压、过温、过流保护功能，能支持大电流均衡放电，放电完成时间短，提高电池组的使用寿命和安全性能。

该发明的目的通过下述技术方案实现：一种锂离子动力电池组均衡放电管理系统，包含MCU中央控制单元，用于监测电池信息的电压、电流和温度监控模块，均衡放电模块，电池散热模块、电池模块和高压动力母线；电压、电流和温度监控模块监测到的信息反馈至MCU中央控制单元，MCU中央控制单元分析后，控制电池散热模块和均衡放电模块的运行，电池模块通过高压动力母线得以均衡地放电；其中，均衡放电模块由若干个电阻阻抗和若干个模拟开关组成；电池模块中的每节电池均与电阻阻抗和模拟开关连接，电阻阻抗用于对电池电流进行分流，模拟开关用于控制电阻阻抗的运行；

所述的信息指的是锂离子电池的电流值、电压值和温度值；

所述电池与电阻阻抗的连接方式为并联；

所述电阻阻抗与模拟开关的连接方式为串联；

所述MCU中央控制单元优选通过红外发射器与电压、电流和温度监控模块连接；

所述MCU中央控制单元优选通过线路与电池散热模块连接；

所述MCU中央控制单元优选通过红外放射器与均衡放电模块连接；

所述的电池模块优选为由1～13节电池串联组成；

所述的电压、电流和温度监控模块由电压传感器、电流传感器、温度传感器和PWM串联组成，电压传感器、电流传感器和PWM通过外接电路与电池模块中的每节电池并联，温度传感器贴在每个电池的外部，温度传感器连接在温度测量引脚上；