[实用新型]一种具有单体电池间能量均衡控制的电池管理系统

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及电动汽车动力锂电池管理系统领域，特别是一种具有单体电池间能量均衡控制的电池管理系统。

[背景技术]

在对串联连接的蓄电池组进行充电时，由于电池组中各基本单元的电化学特性存在差异，当一些单元电池被充满电时，而另一些单元电池尚需继续充电，这使得被充满电的单元发生过充电现象。过充电，对蓄电池产生非常不利的影响。相反，那些长期充电不足的蓄电池，会使蓄电池容量下降，内阻增加，造成蓄电池的早期损坏。因此，如何防止蓄电池在充电过程中出现过充和充电不足现象，引起了国内外学者的广泛关注，提出了许多解决上述问题的方法。其中最有效，也被广泛使用的一种方法就是定期为电池进行均衡充电，使各个电池都达到均衡一致的状态。目前对电池组进行均衡管理的算法，主要有能量耗散型和非能量耗散型两种。

能量耗散型的典型方法是电阻均衡，如图3所示，B1、B2…一Bn为组成锂离子电池组的各单元电池，K1、K2、、Kn为MCU控制的多路开关，R1、R2、、Rn，为放电平衡电阻。当电池组充电时充电电流I在各节电池中都相等。当某节例如B2电池电压高于其他电池超过某值时，MCU控制的多路开关K2合上，B2通过R2分流，使B2电压下降，如此反复循环11次使得锂离子电池组各单元电池能平衡充电。此方案简单、可靠，但电阻会消耗电能并发热，使用中需注意选取电阻阻值及功率，其最大的缺点是放电工作使用中，各单元平衡白白消耗了锂离子电池组的电能。

而非能量耗散型模式主要有共享变压器均衡方法、双向可逆DC／DC动态均衡方法等。这三种方法都可以实现动态均衡，而且没有复杂的控制系统，只要电池组中电池单体电压差超过一定范围，均衡模块就在相邻电池间进行能量交换，从而实现均衡。

共享变压器均衡方法原理如图4所示，它只有一根磁芯，次级线圈分别接在每一接单体，电池组的电流I流入变压器的初级，每个次级分别产生感应电流。单体电池的电压越低，它的电抗就越小，因而感应电流越大。用这种方法，每一节单体获得的均衡电流与其SOC成反比。在共享变压器中，唯一的活动元件就是次级的转换晶体管。不需要闭合线圈，共享变压器方法能快速而且低损耗的对电池组进行均衡。它的缺点也是复杂、元件众多，因为每一个次级都需要整流器件。均衡电路在设计时要考虑能均衡尽可能多的单体，因为增加次级线圈十分复杂。

双向可逆DC／DC动态均衡方法原理如图5所示，利用DC／DC变换器在相邻两个单体电池间建立能量转移的双向通道，相邻单体电池问能量均衡也就保证了整组电池的能量均衡，但其不能直接实现任意两点间的均衡，均衡效果不好。

因此，有必要解决如上问题。

[实用新型内容]

本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种通过反激变压器实现单体电池与能量总线存储单元之间的能量传递，单片机通过控制反激变压器上的初级开关驱动模块和次级开关驱动模块的驱动顺序，实现单体电池的能量释放或能量接收，实现单体电池点对点的能量快速均衡，主控制器通过对各单体电池上单片机的多次控制，实现了整个电池组内单体电池的能量均衡。

为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种具有单体电池间能量均衡控制的电池管理系统，包括有主控制器10和用于在单体电池之间能量从高位向低位传递时作为能量中转的能量总线存储单元1，所述主控制器10与能量总线存储单元1之间设有若干个用于控制电池组内单体电池进行能量传递的均衡控制单元2，所述均衡控制单元2包括有用于单体电池与能量总线存储单元1进行能量中转交换的反激变压器T，所述反激变压器T初级绕组与单体电池之间连接有用于控制两者连通形成回路以使能量从高位向低位传递的初级开关驱动模块3，反激变压器T次级绕组与能量总线存储单元1之间连接有用于控制两者连通形成回路以使能量从高位向低位传递的次级开关驱动模块4，所述能量均衡装置还包括有用于控制初级开关驱动模块3和次级开关驱动模块4的导通顺序的单片机5，所述单片机5与主控制器10连接，所述单片机5上还连接有用于检测单体电池能量状态以判断单体电池是否需要进行能量均衡的电压检测模块11。

所述反激变压器T初级绕组上连接有用于消除尖峰作用的稳压管D23和二极管D24，所述稳压管D23正极与反激变压器T初级绕组一端连接，稳压管D23负极与所述二极管D24负极连接，二极管D24正极与反激变压器T初级绕组另一端连接。

所述初级开关驱动模块3包括有受单片机5控制的由开关管Q7和Q9组成的初级推挽驱动电路和由该初级推挽驱动电路驱动、用于控制反激变压器T初级绕组是否与单体电池连通形成回路的开关管Q8。