[实用新型]电池管理系统均衡装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及储能动力电池系统技术领域，特别涉及储能动力电池系统均衡技术领域，具体是指一种电池管理系统均衡装置。

背景技术

面临能源和环境的巨大压力，21世纪的人们在不断地寻求清洁的代用燃料，以改善日益恶化的交通排放现状，节能减排随之成为全世界共同关心的话题，电动车辆作为节能减排的一项重要手段，也逐渐成为各国政府和汽车制造商关注的焦点。因此，各个国家及大的汽车厂商也都将电动汽车作为研究的重点。针对我国的国情，要缓解城市交通的压力，同时又要保护环境、降低城市大气和噪音污染，必然要大力发展电动车辆。要发展电动车辆，必然要研究和发展电动汽车相关的技术。

目前，作为电动汽车的核心零部件之一--电池系统，与电机、电机控制技术相比，还不是很成熟，仍然存在很多实际的问题：比如动力电池体积和质量比容量低，致使电动汽车续驶里程短；动力电池的比功率低，导致汽车的动力性能差；动力电池的充电时间长，即使是使用快速充电技术也不可能像内燃机汽车加油那样在几分钟内完成，这也使使电动汽车的推广受到严峻挑战；特别值得一提的是由于电池系统中各单体电池性能的不一致，使动力电池组在电动汽车上的性能指标远达不到单电池原有的水平，其使用寿命缩短数倍甚至十几倍，这一结果严重影响着电动汽车的使用性能、也影响着电池的使用成本，从而在很大程度上决定着电动汽车的性价比、市场推广模式、发展进程和市场化进度。

导致电池不一致的原因可以从两个方面来分析：一、单体电池的原因；由于制造工艺的差异，使得同批次生产的同型号电池的容量、内阻等不完全一致；二、电池系统的原因；电池系统的不完善（如无均衡功能或均衡电流太小、无法自动快速调平各单体电池、无法兼顾均衡和散热等）和使用过程中通风散热的差异及电池充放电状态的不完全一致，导致动力电池组的性能必然存在不一致性，这种不一致性又反过来加剧了各单体电池之间充放电状态的差异，特别是随着使用时间的增加，电池的不一致更加显著，进一步影响电池组的使用性能，严重时甚至危及整车的安全；而在这里我们重点论述通过改进均衡系统来弥补电池组的不一致性。

就均衡系统而言，大致分为能耗式均衡和非能耗式均衡。如图1所示，能耗均衡方式的特点是当某节单体电池11的电压满足某一策略条件时，该电池单元开关12接收中央处理单元的指令，闭合开关、启动均衡电路，通过功率电阻13开始对高电压电池进行放电，以确保电池组中各单体电池11的电压或充电状态尽量趋于一致，确保电池组的荷电量最大；这一方案可以防止完成充电的电池发生过充，同时保证尚未完成充电的电池继续完成充电。但由于能耗问题，能耗方案只适用于低电流等级的均衡，例如小容量手机电池的充电。非能耗均衡分为双向反激、同轴变压器和双向DC－DC均衡等，但由于制作工艺的难度和成本限制，虽然本领域的技术人员做了很多研究和探索，但至今无法实现其真正的产品化和实用化。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种电池管理系统均衡装置，通过该装置，使均衡效率在同等条件下大大提高，既缩短了均衡时间，又能满足功率电阻自动、充分散热的需求，使系统散热和均衡自动实现，不需要再单独提供散热装置，同时又能够充分降低均衡系统温度，使电池组的箱包设计更加简单易行，也使电池系统的产品化、实用化进一步提高，设计巧妙、结构简洁，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电池管理系统均衡装置，包括旁路单元，所述旁路单元包括若干旁路器件，其特点是，至少一部分所述旁路器件为储能及能量转换装置。

较佳地，所述储能及能量转换装置包括风扇、超级电容器和二次型化学电源的一种或几种。

较佳地，一部分所述旁路器件为储能及能量转换装置，其余所述旁路器件为功率电阻。

较佳地，所述旁路器件单独使用、并联使用或混联使用。

较佳地，所述电池管理系统均衡装置还包括旁路指示单元，所述旁路指示单元与所述旁路单元电连接。

较佳地，所述电池管理系统均衡装置还包括开关矩阵单元，所述开关矩阵单元包括若干开关，所述开关与所述旁路器件连接。

更佳地，所述开关为机械开关、继电器或电子开关。

更进一步地，所述电子开关包括三极管、场效应管和光继电器的一种或几种。

更佳地，所述电池管理系统均衡装置还包括电池单元、数据信息采集单元和中央控制单元，所述数据信息采集单元电连接所述电池单元，所述旁路单元通过所述开关矩阵单元与所述电池单元电连接，所述中央控制单元电连接所述开关矩阵单元。