[發(fā)明專利]一種鋰離子電池單體均衡裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010144573.3
• 申請(qǐng)日: 2010-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN101800341A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐冬平;王麗芳;楊健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H01M10/42
• 分類號(hào): H01M10/42;H01M10/44;H01M10/48;H02J7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池單體均衡裝置，特別涉及電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車用的鋰離子電池單 體均衡裝置。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車用鋰離子電池、電動(dòng)自行車用鋰離子電池及其他鋰離子電池組，由于電池單體 在使用過程中會(huì)出現(xiàn)單體電壓不均衡的現(xiàn)象，這種單體的不均衡會(huì)嚴(yán)重影響鋰離子電池的使 用壽命。因此在使用過程中，如果對(duì)鋰離子電池單體進(jìn)行均衡控制，使得鋰離子的單體電壓 及電量處在同一水平上，這樣就大大提高鋰離子電池組的使用壽命。

目前，國內(nèi)對(duì)鋰離子電池做均衡主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)：1、鋰離子電池單體電壓采集和 均衡集成在一起。如中國發(fā)明專利200810040980.2“內(nèi)帶均衡充電的動(dòng)力鋰離子電池充電機(jī)” 將鋰離子電池電壓采集和均衡都集成在一個(gè)控制箱體中，使得均衡裝置的通用性大大降低。 2、均衡裝置大多采用能量消耗型，采用在鋰離子電池單體兩端并聯(lián)電阻的方式。如中國發(fā) 明專利200810040980.2“內(nèi)帶均衡充電的動(dòng)力鋰離子電池充電機(jī)”和中國發(fā)明專利 200610044624.9“動(dòng)力鋰離子電池的均衡充電電路”，這兩個(gè)發(fā)明中都采用并聯(lián)電阻的自放 電電路。這種均衡方法，通常受放電電阻功率限制，無法對(duì)大容量的鋰離子進(jìn)行均衡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種鋰離子電池單體均衡裝置。本發(fā)明將均 衡電路和鋰離子電池單體電壓測量電路分開，大大提高了鋰離子均衡裝置的通用性。

本發(fā)明鋰離子電池均衡裝置主要包括以下幾個(gè)模塊：DC/DC模塊、CAN通信模塊、I2C 通信模塊、SPI通信模塊、串口通信模塊和主CPU處理模塊。主CPU模塊通過CPU內(nèi)部自帶 的CAN控制器和CAN通信模塊的CAN收發(fā)器連接，CAN通信模塊通過CAN總線和和外部進(jìn)行 通信。主CPU模塊的CPU內(nèi)部自帶的I2C總線收發(fā)器模塊及SPI總線收發(fā)器模塊，I2C通信 模塊通過I2C總線和外部進(jìn)行通信，SPI通信模塊通過SPI總線和外部進(jìn)行通信。主CPU模 塊通過CPU內(nèi)部自帶的串口收發(fā)器，和串口通信模塊的串口電平轉(zhuǎn)換器連接，串口通信模塊 通過串口和外部進(jìn)行通信。DC/DC模塊的輸入端連接電池組的兩端的總電壓，DC/DC模塊的 輸出端連接被均衡的單體電池的兩端。所述的CPU模塊通過控制信號(hào)線和所述的DC/DC模塊 連接，控制DC/DC是否輸出均衡電壓。

本發(fā)明均衡裝置的主CPU模塊，能夠通過CAN通信模塊、I2C通信模塊、SPI通信模塊、 串口通信模塊，接收鋰離子單體測量模塊或鋰離子電池管理系統(tǒng)的電壓測量信號(hào)、均衡策略 及配置信息。主CPU也可以通過以上通信模塊，接受PC機(jī)對(duì)鋰離子電池單體均衡裝置的均 衡策略及配置信息。

本發(fā)明采用DC/DC能量轉(zhuǎn)移的方式，將電池組電壓轉(zhuǎn)換成給單體鋰離子電池充電的電壓， 克服了傳統(tǒng)使用電阻消耗能量型的均衡方式，大大減少了鋰離子電池組的能量損耗。DC/DC 模塊中采用專用PWM電源控制器件，PWM電源控制器件能夠產(chǎn)生固定頻率的PWM波形。所述 的PWM電源控制器件具有電壓輸出反饋端和電流輸出反饋端，當(dāng)輸出電壓和電流偏離設(shè)定值 時(shí)，PWM電源控制器件便調(diào)節(jié)PWM波形輸出的占空比，從而控制DC/DC輸出的電壓和電流。

本發(fā)明還可以通過外部配置均衡策略。不同的鋰離子電池組其放電特性不一樣，其在做 均衡時(shí)的策略是不一樣的。另外，同樣的鋰離子電池組，不同的用戶需求，對(duì)均衡策略的要 求也不一樣。因此本發(fā)明中的均衡策略可配置性，大大提高了均衡裝置的靈活性，適合不同 的應(yīng)用場合。本發(fā)明的鋰離子電池均衡裝置具有CAN接口、SPI接口、串口、I2C接口，用 戶可以選擇以上的任何一個(gè)接口和鋰離子電池均衡裝置進(jìn)行通信，配置均衡策略。用戶可以 配置的均衡策略包括：1、同一時(shí)間可以同時(shí)可以均衡的單體個(gè)數(shù)NUM；2、啟動(dòng)均衡的單體 電壓的最大值Umax；3、禁止均衡的單體電壓值Umin；4、啟動(dòng)均衡均衡時(shí)單體電壓和單體 平均電壓的差值ΔU。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的模塊連接框圖；

圖2是DC/DC變換原理圖；

圖3是主CPU及各種通信接口。

具體實(shí)施方式