[发明专利]基于最大平均均衡电流的电池均衡控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池均衡控制，尤其涉及一种基于最大平均均衡电流的电池均衡控制方法及系统。

背景技术

锂电池具有容量大、非记忆性、工作电压高、能量密度高、自放电率低、无污染等优点，在电动汽车领域应用越来越广泛。由于单节电池工作电压低，为了满足电压需求，通常将多节电池串联使用。由于电池单体之间存在不一致性，而且随着充放电次数的增加，电池组的不一致性逐渐增大。电池组的不一致性将直接导致电池组寿命缩短、不安全性增加。因此，必须对串联电池组进行均衡控制。

目前，电动汽车锂电池均衡方法有两种：主动均衡和被动均衡。被动均衡通过并联电阻，将能量高的电池单体的能量以热量形式消耗掉；而主动均衡通过能量转移方式，将能量从较高能量的单体转移到较低能量的单体中。被动均衡控制策略简单，成本低，主要问题是热量管理和能量浪费，因此，能量利用率高的主动均衡成为电池管理系统均衡的发展方向。主动均衡分为：集中控制型和分散控制型。现有技术中有采用集中控制型，所有的电池单体共用一个均衡器，某一时刻只能对一个电池转移能量，均衡速度慢，并且所需开关多，不易控制。分散控制型中每个电池对应一个DC/DC变换器，所有的单体电池可以同时开启均衡，相对集中控制型均衡速度快。但是，目前的均衡电路中，DC/DC变换器的参数完全相同，而电池位置不同将导致各节单体电池的最大平均均衡电流大小不同，因此整个电池组的均衡速度不是最优的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中电池组的最大平均均衡电流不相同导致均衡速度慢、能量利用率不高的缺陷，提供一种均衡速度快、能量利用率高的基于最大平均均衡电流的电池均衡控制方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于最大平均均衡电流的电池均衡控制系统，包括：

电池组，包括多个串联的单体电池；

检测电路，与电池组连接，实时检测每个单体电池的电压值；

均衡电路，与电池组连接，用于单体电池间的能量转移，包括与单体电池对应的功率开关管和电感，各个电感的电感值不相同，使处于不同位置的单体电池有能力达到相同的最大平均均衡电流，以提高均衡速度；

均衡控制电路，与检测电路和均衡电路连接，用于比较各个单体电池的电压值，当不同单体电池的电压差超过预设阀值时，分别调节与单体电池对应的功率开关管的频率，控制各个单体电池的均衡电流，使所有单体电池电压趋于一致；当电池组中的各个单体电池的电压趋于一致时，停止均衡控制。

本发明所述的系统中，所述均衡控制电路包括微处理器和驱动电路，微处理器与检测电路连接，驱动电路与均衡电路的功率开关管连接，驱动电路将微处理器电路发出的驱动脉冲信号经隔离、放大和滤波后，发送给均衡电路以控制功率开关管的开通和断开。

本发明所述的系统中，该均衡控制电路还包括FPGA模块，连接在微处理器和驱动电路之间，微处理器通过该FPGA模块向驱动电路发送驱动脉冲信号。

本发明所述的系统中，该系统包括多个所述电池组，电池组之间串联，若有多个电池组，则分别对每个电池组中的单体电池进行均衡调节，控制各个单体电池的电压趋于一致，并同时对多个电池组进行均衡调节。

本发明所述的系统中，所述均衡电路中每个电感对应一个单体电池，各个电感的电感值之间的关系为预先设定，具体根据每个单体电池所能达到的平均均衡电流相同推导出来。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种基于平均均衡电流快速均衡的均衡控制方法，包括以下步骤：

S1、实时检测电池组中单体电池的电压值，单体电池之间串接；

S2、比较各个单体电池的电压值，当不同单体电池的电压差超过预设阀值时，分别调节与单体电池对应的功率开关管的频率，控制各个单体电池的电压趋于一致；

S3、当电池组中的各个单体电池的电压趋于一致时，停止均衡控制。

本发明所述的方法中，步骤S2中，若一单体电池电压值与电池组中电压最低值之差越大，则控制该单体电池的功率开关管的频率越低；若一单体电池电压值与电压最低值之差越小，则控制该单体电池的功率开关管的频率越高，使所有单体电池电压几乎同时趋于一致，以提高均衡效率。

本发明所述的方法中，若有多个电池组，则分别对每个电池组中的单体电池进行均衡调节，控制各个单体电池的电压趋于一致，并同时对多个电池组进行均衡调节。