[发明专利]一种新能源锂电池汽车用总线式均衡系统

权利要求书

1.一种新能源锂电池汽车用总线式均衡系统，其特征在于：它包括电池组(1)、双向DC/DC变换器(2)及均衡控制模块(3)，所述电池组(1)包括相串联的电池单体(1-1)，每个所述电池单体(1-1)上并联有双向DC/DC变换器(2)，所述双向DC/DC变换器(2)电性连接有均衡控制模块(3)，每个所述双向DC/DC变换器(2)的另一端与一能量均衡总线(4)并联，所述电池组(1)两端设置有用于检测电池组输出电压的电压检测电路模块(5)，所述均衡控制模块(3)根据检测电池单体的电池能量状态给出控制策略，确定并控制双向DC/DC变换器进行电池能量流动，进而实现电池能量在电池单体和能量均衡总线之间双向流动，以使得电池组中的各电池单体的剩余电量达到一致；

所述均衡控制模块(3)包括双向Flyback均衡电路模块(3-1)、双闭环滑模控制模块(3-2)以及均衡策略功能模块(3-3)，所述电压检测电路模块(5)与均衡策略功能模块(3-3)电性连接，所述均衡策略功能模块(3-3)分别与双向Flyback均衡电路模块(3-1)及双闭环滑模控制模块(3-2)电性连接，所述双向Flyback均衡电路模块(3-1)还与双闭环滑模控制模块(3-2)电性连接，所述双向Flyback均衡电路模块(3-1)内设置有功率开关(3-4)；

所述双向Flyback均衡电路模块(3-1)用于均衡系统的电池能量流路径，可根据均衡策略功能模块(3-3)的指示实现电池能量输入或者输出，并根据双闭环滑模控制模块(3-2)给出的控制信号实现输入输出能量的大小；

所述双闭环滑模控制模块(3-2)根据均衡策略功能模块(3-3)提供的参考电压、电池单体实际输出电压以及双向DC/DC变换器电流调整控制量转换为PWM波信号，控制双向Flyback均衡电路模块(3-1)中功率开关(3-4)的导通时间，从而控制经过双向DC/DC变换器(2)的电池能量的输入输出大小，当双向Flyback均衡电路模块(3-1)在电池能量输出状态时，该双闭环滑模控制模块(3-2)保持能量均衡总线(4)上的电压稳定，减小能量均衡总线(4)上电池能量电压波动，进而提高均衡系统的整体均衡效率以及均衡速度，当双向Flyback均衡电路模块(3-1)在电池能量输入的状态时，该双闭环滑模控制模块(3-2)将电池单体的平均电压作为参考电压，并使电池单体的电压跟踪动态变化均衡参考电压，实现电池单体充电的有效性，避免在均衡系统中电池单体电量超过系统平均电量而导致能量的损耗；

所述均衡策略功能模块(3-3)通过将参考电压和其管辖的电池单体电压进行比较，决定双向Flyback均衡电路模块(3-1)的电池能量流动方向，并通过输入信号产生逻辑，转换双向DC/DC变换器(2)的输入量和输出量信号。

2.根据权利要求1所述的新能源锂电池汽车用总线式均衡系统，其特征在于：在均衡系统的电池能量均衡过程中，设定电池组中包含n个电池单体，设定电池单体(1-1)的输出电压为V_b，该电压检测电路模块(5)检测出的电池组输出电压值设定为Voⁿ,并计算电池单体的电压平均值将电压平均值作为电池组中所有电池单体的参考电压值；

设定电池组工作电压阈值Vo_max和Vo_min，工作过程中电池组的输出电压值Voⁿ与该电池组工作电压阈值相比较，判断电池组工作状态处于Vo_min≤Voⁿ≤Vo_min，以确保整个电池组的安全工作。

3.根据权利要求2所述的新能源锂电池汽车用总线式均衡系统，其特征在于：设定电池单体充放电电压阈值V_bmax和V_bmin作为电池安全工作的限制，设定某一时刻检测的电池单体电压值为V_bi，当电池单体电压V_bi≥V_max时，电池单体输入的电流全部输出至能量均衡总线(4)，当V_bi≤V_min时，电池单体的输出电流应全部从能量均衡总线(4)得到补偿,均衡控制模块(3)计算第n节电池单体的电压V_bi与之间的电压差V_ei，当V_ei＞0，该电池单体需要通过控制均衡控制模块(3)向能量均衡总线(4)输出能量；当V_ei＜0，该电池单体需要通过控制均衡控制模块(3)从能量均衡总线(4)获取能量。