[发明专利]一种控制模块化锂电池内均衡和模块之间均衡的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池的应用领域，尤其涉及一种控制模块化锂电池内均衡和模块之间均衡的控制系统。

背景技术

由于锂电池的固有特性，必须工作在一个固定的电压范围内，如2.75V至4.25V之间。当充电电压高于上限4.25V时，会引起电池起火或爆炸；当放电电压低于下限2.75V时，会引起电池的永久性损坏。因此，超出这个范围，锂电池的必须停止。同时由于电池特性的非一致性，当多节锂电池串联充电时，会使得其中一节电池电压首先到达上限电压而其余电池处于没充足电状态；放电时，会使得其中一节电池电压首先下降到下限电压而其余电池仍处于有电状态。串联电池的个数越多，次数的越多，此种情况越严重，串联电池组的容量会大大地下降。因此，串联锂电池组的寿命大大低于单节电池的寿命。尤其在电动汽车中，串联电池节数大约为80至150节，这种现象尤为严重。目前的国内外锂电池应用技术，串联电池组的寿命一般为单体电池寿命的10%至30%。

因此，如何解决上述问题成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种控制模块化锂电池内均衡和模块之间均衡的控制系统，该系统实现了同时均衡锂电池模块内部各节电池之间的电压和各锂电池模块之间的电压，使得所有电池模块中的所有电池单元的寿命达到或接近单体电池寿命，有效地解决了电动汽车电池应用中的技术瓶颈。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种控制模块化锂电池内均衡和模块之间均衡的控制系统，所述控制系统包括内均衡控制电路和外均衡控制电路；所述内均衡控制电路设置有下位BMS模块，所述下位BMS模块用于检测并控制锂电池模块内部各电池单元的电压，实现均衡锂电池模块内部电池组电压的均衡；所述外均衡控制电路设置有上位BMS模块，所述上位BMS模块用于接收所述下位BMS的检测信息，并根据所述检测信息控制若干个锂电池模块之间的电压，实现若干个锂电池模块之间电压的均衡。

进一步，所述内均衡控制电路包括设置在锂电池模块内部的下位BMS模块、内DC/DC隔离变换器、与锂电池模块内电池组数量一致且一一对应的若干个输入继电器和若干个输出继电器；所述下位BMS模块实时检测锂电池模块内各电池的电压，选择出电压最高的电池和电压最低的电池后；下位BMS模块控制所述内DC/DC隔离变换器将所述电压最高的电池所对应的输入继电器接通，同时将所述电压最低的电池所对应的输出继电器接通；从而将电压最高的电池的能量转移至电压最低的电池；进而实现锂电池模块内部电池组的电压均衡。

进一步，所述外均衡控制电路包括上位BMS模块和若干个外DC/DC隔离变换器；每一个外DC/DC隔离变换器对应一个锂电池模块，且每一个外DC/DC隔离变换器均包括一个输出继电器和一个输入继电器；所述下位BMS电路将其对应的锂电池模块内所有的电池电压测量值通过CAN总线上传至所述上位BMS，上位BMS通过CAN总线将各个锂电池模块中总电压最高的锂电池模块中的所述外DC/DC隔离变换器对应的输入继电器接通，然后经过均衡总线将总电压最低的锂电池模块中的所述外DC/DC隔离变换器对应的输出继电器接通，从而实现了锂电池模块之间的电压均衡。

本发明具有以下积极的技术效果：

本发明利用分散在锂电池模块内的BMS电路作为检测和控制器，利用继电器作为均衡切换元件，将电压高的电池或模块通过DC/DC隔离变换器和继电器组的切换，将其能量转移至电压低的电池或模块中去。总体的均衡分为模块内均衡和模块之间的均衡两部分；从而有效地延长了电池的使用寿命，使得所有电池模块中的所有电池单元的寿命达到或接近单体电池寿命，有效地解决了电动汽车电池应用中的技术瓶颈。

附图说明

图1是本发明的电池模块的内部结构示意图；

图2是本发明的上位BMS模块与各锂离子电池模块连接示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中标示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。