[实用新型]电池单体动态平衡管理系统

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车电子技术领域，涉及一种电池单体动态平衡管理系统；特别适用于纯电动乘用车的电池组管理。

背景技术

车用锂电池组由多个电池单体串并联组成，电池在出厂前厂家进行激活处理，并进行预充电，电池组在使用初期时性能差异较小，但电池组经过高压串联经过多次充放电后，电池组间可能出现不平衡，影响到电动汽车动力的供给，长期的不平衡将影响到电池组的工作效率和使用寿命，如果是由于某个电池过早地无法继续充电而导致不得不更换整个电池组而造成电池组报废，那么损失是相当高昂的。为确保电池使用安全、性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制。要求电动汽车用电池组管理到单体电池，同时对于锂离子蓄电池还要能够进行自动均衡。

已知目前现有的解决方案大多采用电池组被动平衡，由微处理器对每一组电池进行监视并根据电池组的电压信息对电池进行被动平衡管理。当某个电池的电荷状态超过其邻近的电池时，这种方法将在其两端布设一个放电电阻器。被动平衡并不增加一次充电之后的行驶距离，原因是这种方法消耗功率，而不是重新分配功率。

现有对多串电池不平衡的充电作法是，包括两个芯片，一个芯片包括电压检测分析比较电路，平衡切换电路两个部分，另一个芯片为电源管理和保护芯片。电压检测分析比较电路用于检测电池组内的各电池单元的电压是否在允许的范围内，当电池组内的某一个电池单元电压不平衡时，其中只要有一个电池单元达到充电标准时，平衡切换电路在电源管理与保护芯片的控制下，对电池组内的其它的电压高的电池单元先进行放电，使电池保持平衡，达到整个电池组的电压都在预设电压范围内时，再通过补电电池组对电池组进行充电。但是，电池组在充电时，都是动态的，所以这种做法会有一些问题：一是只能在电池组需要充电时才能使用此平衡功能，不能在放电时采用平衡功能，并不能增加车辆的行驶里程；二是电池组只能通过放电来平衡电池组，由于在放电过程中产生大量的热量，这样就限制了平衡电路中放电电流不能过大，否则产生的热量会烧毁包括有电压检测电路和平衡切换电路的芯片等；三是由于采用先放电压高的电池单元电压，控制策略单一，如果仅有一组电池过低，只能对其他所有电池组进行放电平衡，平衡的时间相当漫长。因此，对于大容量电池目前的平衡电路是不能满足要求的，如要满足大容量的电池的平衡要求，则制作成本就会相当的高。

发明内容

本实用新型公开了一种电池单体动态平衡管理系统，以解决现有技术中不能增加车辆的行驶里程；平衡电路中放电电流不能过大，产生的热量有烧毁包括有电压检测电路和平衡切换电路的芯片风险；电池平衡时间相当漫长等问题。

本实用新型包括若干个电池组、各电池组内具有温度传感器；其特征在于包括CAN总线、电池管理单元BMU、电池单体控制单元BCU、电流测量模块； 电池单体控制单元BCU分别与被测量的电池组并联，并通过CAN总线与电池管理单元BMU相连；电流测量模块串联连接在动力电池组高压母线电路中，通过CAN总线与电池管理单元BMU相连，完成电池组充放电电流的测量工作，为电池管理单元BMU提供电流信息；根据车辆状态，对电池组进行平衡；当车辆为运行状态时，进行补电平衡管理，当车辆为充电状态时，可同时进行补电和放电平衡管理。

电池单体控制单元BCU包括微控制单元MCU、电池智能管理芯片、放电控制电路、放电电阻，电池组与放电控制电路相连接，放电电阻串联在放电控制电路与电池组之间，放电控制电路与电池智能管理芯片管脚连接；电池智能管理芯片接收电压测量信号和温度测量信号，微控制单元MCU通过电池智能管理芯片控制放电控制电路，由放电控制电路控制放电电阻放电，实现电池组被动平衡。

电池单体控制单元BCU还包括补电电源电路、补电控制电路；补电控制电路串联在补电电源与电池组之间，补电控制电路与微控制单元MCU管脚连接；微控制单元MCU对补电控制电路发出指令，由补电控制电路将补电电源和相应的电池组连通，由补电电源为电池进行补电，实现电池组主动平衡。

电池单体控制单元BCU经过电池管理单元BMU统一调配对单组电池进行平衡，平衡方式分补电和放电两种方式。在充电时两种方式根据需要同时采用，而放电时只采用主动平衡方式，以节约能量，平衡电池单体之间的差异，完善电池的一致性，提高电池荷电能力和带载能力。