[实用新型]一种具有均衡充放电功能的电池管理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及动力电池组的电池管理装置，尤其涉及一种具有均衡充放电功能的电池管理装置。

背景技术

随着各国政府和车企对电动汽车项目的重视和投资，一些大的汽车生产商和电池供应商针对各种动力电池做了大量研究和试验，并成功开发出相关的电池管理装置。

一、在国外，电动汽车动力电池及其管理技术的研究比较早。比较有代表性的有：

1、美国通用汽车公司研发的电动汽车EV上的电池管理装置，该装置由电池模块、电池组热管理模块、电池组高压断电保护装置(High Voltage Disconnect)及软件BPM(Battery Pack Module)组成，其中BPM实现电池组电压电流采集、电量或里程计算、过放电报警等功能。

2、美国ACPropulsion公司开发的BatOpt的电池管理装置由多个单节电池监控模块和一个中央控制单元组成，构建成一个分布式结构的装置，通过twowire总线实现电池信息的传送，中央控制单元可根据单节电池信息提供手动和自动充电策略。美国Aerovironment公司开发的SmartGuard装置是在电池上装有一个分布式的管理装置(专用IC)，能够检测单节电池电压和温度，进行电池信息历史记录和归档，提供最差单体电池的剩余电量信息等。

二、在国内，电动汽车电池管理装置方面的研究仍然处于起步阶段。主要是一些高校联合大的汽车生产商和电池供应商共同开展研究，并取得了一定成果：

1、清华大学为EV-6580型电动客车配套的电池管理装置，可在汽车行驶过程中对电池组充放电电压、电流等参数进行实时监控，防止过充、过放，提高了电池使用寿命和效率，同时还开发了与该装置相配的充电装置。

2、北京航空航天大学研制的镍氢电池管理装置主要功能有：电池组电压、电流及温度的采集和存储，SOC估算，运行状态判断和电池充放电保护功能等。

3、北京星恒电池有限公司和同济大学合作开发的锂离子电池管理装置主要功能有：电池电流、电压及温度的采集、SOC估算、事故处理与记录、充电均衡等；深圳雷天公司研发的锂离子动力电池管理装置由管理主机(CPU)、电压电流与温度采集模块和通信接口模块组成。可检测并显示电池组的总电压、总电流、电池箱的温度，对电池过压、欠压、过温、低温、过流、短路等极限情况进行报警和控制输出，提供RS232和CAN总线接口等。

电池管理装置对电动汽车整车的安全运行、整车控制策略选择、充电模式的选择以及运营成本都有很大的影响。无论在车辆运行过程中还是在充电过程中，电池管理装置都要完成电池状态的实时监控和故障诊断，并通过总线的方式告知整车控制器或充电机，以便采用合理的控制策略，达到有效且高效使用电池的目的。

现有电池管理装置有多种拓扑连接方案，其中采用继电器组的方案如图1。该装置由电池和继电器组100、CPU控制单元200、均衡放电模块300和放电电阻400组成；电池和继电器组100、CPU控制单元200、均衡放电模块300和电池和继电器组100依次闭环连接，均衡放电模块300和放电电阻400连接。其工作原理是：由CPU控制单元200选择对应通道的继电器闭合，采样其单体电池电压值，并选择电压较高的单体电池对放电电阻400放电，起放电均衡作用。由于动力电池组101是由多个单体电池串联组成，由于制造工艺等因素使电池特性不可能完全一致，其单体电池容量按正态分布，同时有高于和低于平均容量的单体电池。如对其全部采用放电均衡，均衡时间较长。由于采用对电阻放电，电池能量利用效率不高，发热量大。另外，整组电池的SOC(电池荷电状态)值取决于SOC值最小的那块单体电池，而SOC值最小的那块单体电池往往是最先充满和最先放完的那块电池，因此单纯采用放电均衡模式很难提高整组电池的SOC值。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种具有均衡充放电功能的电池管理装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一、具有均衡充放电功能的电池管理装置(简称电池管理装置)

电池管理装置包括电池和继电器组、CPU控制单元、均衡放电模块；

设置有超级电容和均衡充电模块；

CPU控制单元和电池和继电器组连接，检测电池和继电器组的工作状况；

CPU控制单元、均衡放电模块和电池和继电器组依次连接，控制电池和继电器组的均衡放电；

CPU控制单元、均衡充电模块和电池和继电器组依次连接，控制电池和继电器组的均衡充电；