[发明专利]动力电池组均衡装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车及新能源动力电池技术领域，涉及一种通用型动力电池组均衡装置及方法。

背景技术

在当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战的情况下，发展电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛共识。动力电池作为电动汽车的一项关键技术，对整个电动汽车行业的发展起到了至关重要的作用。

目前，阻碍动力电池发展的主要瓶颈是动力电池管理系统，通常动力电池采用多个单体电池串联的方式为汽车供电，但由于各单体电池难以做到完全统一的充放电，因此导致电池组内的各个单体电池出现充放电不平衡的状况，会出现充电不足和过放电的现象，这种状况会导致电池性能急剧恶化，最终导致整组电池无法正常工作，甚至报废，从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。为保证电池组中各单体的一致性，对其进行均衡控制是非常有必要的。目前国内已有的均衡技术中：集中变压器法最大的问题是副边输出绕组的一致性难以保证，容易导致均衡偏差，且无法弥补；开关电容法中开关器件多，均衡需要很长时间；耗散法成本最低但是只适用于容量较小的电池，无法适应大电流均衡。

现阶段动力电池按照材料的不同可以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等。不同材料的动力电池，其单体额定工作电压不一样。同时，根据电动汽车车型的不同，所配置的动力电池单体容量，单体组串个数也不一样。目前，还没有能够适用于不同材料、不同容量、不同组串个数的动力电池均衡装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力电池均衡装置及方法，以对不同材料、不同容量、不同组串个数的动力电池进行均衡，解决现有动力电池均衡效果差、均衡时间长的问题。

为实现上述目的，本发明的动力电池组均衡装置的技术方案如下：包括用于对单体电池进行均衡操作的各单体电池的均衡模块，该均衡模块用于与对应单体电池并联构成单体电池充电回路，各均衡模块之间通过CAN总线互连且均通过CAN总线连入上位机中，各均衡模块的输入均接入一直流电源，各均衡模块的输出端分别串接有常开继电器。

进一步的，所述均衡模块包括控制单元和DC/DC模块。

进一步的，所述控制单元包括数据采集电路、反馈控制电路、保护电路和通信电路，所述数据采集电路包括电池电压采集、输出电压采集和输出电流采集电路，所述反馈控制电路包括电压环和电流环双环控制电路，所述保护电路包括输出过压和输出过流保护及其告警信号电路。

本发明的动力电池组均衡方法步骤如下：

（1）设定各单体电池的均衡电压和均衡电流；

（2）上位机向各均衡模块下达均衡命令，各均衡模块判断对应单体电池是否需要进行均衡操作，若是需要进行均衡操作，对应的均衡模块输出继电器闭合，根据均衡策略对单体电池进行均衡操作；

（3）对单体电池进行均衡操作后，采集的电流或电压达到设定的均衡电流或电压值后，均衡模块输出继电器断开，则对应的此节单体电池均衡完成；

（4）各单体电池均衡完成后，对应的均衡模块通过CAN总线将均衡完成信息上送给上位机，当所有单体电池全部均衡完成后，上位机提示整个动力电池组均衡完成。

进一步的，所述步骤（1）中是根据各动力电池组的材料、容量、组串个数来设置各单体单体电池的均衡电压和均衡电流的。

进一步的，所述步骤（2）中单体电池是否需要进行均衡操作的判据是，均衡模块中的控制单元将采集的电压值与设定的均衡电压进行比较，若是采集的电压大于设定均衡电压则无需进行均衡操作，反之则需要进行均衡操作。

进一步的，所述步骤（2）中均衡策略包括恒流充电、恒压充电、先恒流再恒压充电。

本发明的动力电池均衡装置及方法中，各均衡模块结构相同且相互独立的控制一节单体电池，针对不同组串的动力电池组可配置不同个数的均衡模块实现均衡，均衡模块中的DC/DC模块可以方便灵活的配置不同均衡策略，同时DC/DC模块可通过设定均衡电压和均衡电流满足不同容量、不同单体额定电压的动力电池组的均衡需求，各单体电池的均衡模块可根据上位机的均衡命令同时进行均衡操作，减少了均衡时间，提高了均衡效率。

附图说明

图1是动力电池均衡装置实施例的原理图；

图2是动力电池均衡方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。