[發(fā)明專利]一種大電流動(dòng)力電池雙向均衡方法及均衡器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110405145.6
• 申請(qǐng)日: 2011-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102496983A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙星;李海峽;仝利鋒;郭令;韓金坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凱邁(洛陽(yáng))電子有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池管理系統(tǒng)中的均衡技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種大電流動(dòng)力電池雙向均衡方法及均衡器。

在動(dòng)力電池作為能量存儲(chǔ)單元的應(yīng)用場(chǎng)合，為了滿足大功率、大容量的需要，通常將電池串聯(lián)成組使用。然而，由于單體電池間必然存在不一致性，將導(dǎo)致一系列的問題出現(xiàn)：諸如循環(huán)壽命縮短、利用效率降低、管理維護(hù)困難等。尤其對(duì)于充放電電壓要求嚴(yán)格的鋰動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，這些問題表現(xiàn)得尤為突出，一定程度上影響了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，利用均衡技術(shù)有效地解決不一致性所帶來(lái)的問題，改善電池的使用狀態(tài)，是電池應(yīng)用研究中的一項(xiàng)重要課題。

按照均衡開啟過程中能量的損耗程度，可將均衡分為損耗型和無(wú)損型；而這里所述的無(wú)損型，并非完全無(wú)損，是指低損耗。其中，損耗型均衡主要基于功率電阻可控分流的方法，一般用于實(shí)現(xiàn)充電均衡，每個(gè)單體電池均并聯(lián)有分流支路，需要時(shí)可將電池的能量以熱的形式散發(fā)出去，由于發(fā)熱量大，該方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)大電流均衡，通常均衡電流不大于2A。無(wú)損型均衡則主要基于變壓器、電感、電容等儲(chǔ)能元件進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，可在充電、放電、或靜態(tài)下工作，均衡過程中能量損耗較少，從而發(fā)熱量小，均衡電流一般可以做到5A以上。另外，對(duì)于要求快速充電的應(yīng)用場(chǎng)合，現(xiàn)在所能達(dá)到的均衡電流無(wú)法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的即由此產(chǎn)生，提出一種大電流動(dòng)力電池雙向均衡方法及均衡器，從而使得大電流動(dòng)力電池的無(wú)損型均衡得以實(shí)現(xiàn)；同時(shí)使得本發(fā)明的均衡辦法可以滿足快速充電的應(yīng)用場(chǎng)合的要求。

本發(fā)明完成其發(fā)明任務(wù)采取下述技術(shù)方案：一種大電流動(dòng)力電池雙向均衡方法，本發(fā)明所提出方法的技術(shù)方案基于雙向DCDC原理提出；在對(duì)電池組充電的后期，使電池組中電壓最高的一節(jié)電池通過DCDC轉(zhuǎn)換器向整個(gè)電池組充電，使所述的該節(jié)電池的容量得到降低，使得電池組仍能夠以較大電流進(jìn)行充電，較大幅度的縮短充電時(shí)間；在所述電池組放電的后期，整個(gè)電池組通過DCDC向電池組中電壓最低的一節(jié)電池充電，增加其容量，使得電池組仍能夠以較大電流進(jìn)行放電，延長(zhǎng)放電時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)電池使用壽命的效果。

本發(fā)明完成其發(fā)明任務(wù)采取的具體的技術(shù)方案是：

在電池組充電、放電過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電池組中電池的電壓、溫度；并根據(jù)單體電池電壓作出判斷，確定所需進(jìn)行均衡的單體電池；在所述電池組充電過程中，通過控制元件使電池組中電壓最高的一節(jié)電池通過DCDC向整個(gè)電池組充電，或在所述電池組放電過程中，通過控制元件使整個(gè)電池組通過DCDC向電池組中電壓最低的一節(jié)電池充電。

對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的更進(jìn)一步說(shuō)明：

在電池組充電、放電過程中，單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、溫度，并將所得到的溫度和電壓數(shù)據(jù)傳輸給與其連通的電池管理系統(tǒng)控制器；電池管理系統(tǒng)控制器根據(jù)單體電池的電壓作出判斷，確定所需進(jìn)行均衡的單體電池，并將控制信息通過通訊接口下發(fā)到均衡器；均衡器的單片機(jī)系統(tǒng)選通需均衡單體電池兩端的繼電器，，控制所設(shè)置的雙向DCDC的輸入輸出方向，選通繼電器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)均衡；即：當(dāng)均衡器工作時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)選通需均衡單體電池兩端的繼電器，并選擇雙向DCDC變壓器進(jìn)行高壓到低壓變換，實(shí)現(xiàn)電池組到單體電池的能量轉(zhuǎn)移，即放電均衡，或者選擇雙向DCDC變壓器低壓到高壓變換，實(shí)現(xiàn)單體電池到電池組的能量轉(zhuǎn)移，即充電均衡。

實(shí)施本發(fā)明方法的一種大電流動(dòng)力電池雙向均衡器，所述大電流動(dòng)力電池雙向均衡器的構(gòu)成為：包括雙向DCDC、繼電器網(wǎng)絡(luò)、單片機(jī)系統(tǒng)三部分；所述的單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、溫度，并將所得到的溫度和電壓數(shù)據(jù)傳輸給與其連通的電池管理系統(tǒng)控制器；電池管理系統(tǒng)控制器根據(jù)單體電池的電壓作出判斷，確定所需進(jìn)行均衡的單體電池，并將控制信息通過通訊接口下發(fā)到均衡器；均衡器的單片機(jī)系統(tǒng)選通需均衡單體電池兩端的繼電器，控制所設(shè)置的雙向DCDC的輸入輸出方向，選通繼電器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)均衡；所述的繼電器分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于電池組中的每一節(jié)單體電池兩端；即：當(dāng)均衡器工作時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)選通需均衡單體電池兩端的繼電器，并選擇雙向DCDC變壓器進(jìn)行高壓到低壓變換，實(shí)現(xiàn)電池組到單體電池的能量轉(zhuǎn)移，即放電均衡，或者選擇雙向DCDC變壓器低壓到高壓變換，實(shí)現(xiàn)單體電池到電池組的能量轉(zhuǎn)移，即充電均衡。

本發(fā)明所提出的一種大電流動(dòng)力電池雙向均衡方法及均衡器，實(shí)現(xiàn)了大電流動(dòng)力電池的無(wú)損型均衡；同時(shí)可滿足快速充電的應(yīng)用場(chǎng)合的要求。該均衡器能夠有效消除電池組中單體電池初始電量差異，并對(duì)容量不一致性也有很好的改善。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明均衡系統(tǒng)工作原理示意圖。

圖2為充電均衡狀態(tài)原理示意圖。