[發(fā)明專利]一種動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310642691.0
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN103956781A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮旭寧;盧蘭光;歐陽明高;華劍鋒;何向明;李建秋
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 深圳市鼎言知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)力電池算法的開發(fā)裝置。

背景技術(shù)

在能源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重壓力下，新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。新能源汽車和儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域，對于動(dòng)力電池技術(shù)提出了更高的要求。一般而言，動(dòng)力單體電池電壓與容量不足，必須通過串并聯(lián)的形式將動(dòng)力電池組成電池組，才能滿足相應(yīng)動(dòng)力裝置或儲(chǔ)能裝置的功率需求。一個(gè)動(dòng)力電池組可能包括上百個(gè)大容量動(dòng)力單體電池，或者包括成千上萬個(gè)小容量動(dòng)力單體電池。

通常動(dòng)力電池組內(nèi)電池存在不一致的問題，制造環(huán)節(jié)的不一致性是主要原因之一。這種不一致性體現(xiàn)在電池的各項(xiàng)基本指標(biāo)上，如電壓不一致，容量不一致，內(nèi)阻不一致，功率密度不一致等。通過嚴(yán)格控制制造環(huán)節(jié)中的工藝參數(shù)，能夠減小制造環(huán)節(jié)的不一致性。然而，造成動(dòng)力電池組內(nèi)不一致性問題的原因還不僅如此，動(dòng)力電池成組后，單體電池所處的空間位置對應(yīng)著不同的熱場、電場和機(jī)械使用條件，這些使用條件會(huì)使得成組之前一致性較好的電池組內(nèi)的一致性變差。

總而言之，動(dòng)力電池成組之后，總要面臨不一致性的問題。尤其對于長時(shí)間使用的電池組而言，不一致性的問題更加突出。目前為止，不一致性造成的主要表現(xiàn)是電池組釋放能量的能力減弱。由于通常只使用電池電壓作為電池充放電的截止標(biāo)準(zhǔn)，容量小，內(nèi)阻大的單體電池將會(huì)首先達(dá)到其截止電壓，從而導(dǎo)致電池組的充放電能力被容量小、內(nèi)阻大的單體電池所限制。不一致性的危害不僅包括電池組充放電容量的減小，還包括電池組總體壽命的縮短和電池安全性的隱患。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，某款磷酸鐵鋰電池組在出現(xiàn)不一致性問題后，車輛的續(xù)駛里程從100km降低到70km；另外，某款磷酸鐵鋰單體電池循環(huán)壽命可以達(dá)到1000次，而電池成組后的循環(huán)壽命僅300次。更重要的是，電池組內(nèi)的不一致使得部分電池承受過大的電流，導(dǎo)致局部過熱，甚至導(dǎo)致熱失控的發(fā)生。

對于電池組內(nèi)的不一致性問題，一種目前主流的解決方案即是電池均衡。電池均衡是指當(dāng)電池組內(nèi)各節(jié)單體電池由于不一致的問題無法完全充入/放出電量時(shí)，通過額外的充放電裝置，根據(jù)某種電池均衡算法，對于部分電池進(jìn)行合理的充放電，以使得整個(gè)電池組充入/放出的電能達(dá)到最多。

錯(cuò)誤的均衡算法可能導(dǎo)致不良的后果，如電池不一致性變化加劇，系統(tǒng)能量損耗加大等。不同的均衡方法對應(yīng)著相應(yīng)的硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)和軟件控制算法，在實(shí)際應(yīng)用之前需要進(jìn)行均衡效果測試。

具有不同材料體系的電池對應(yīng)的均衡算法也不同，對應(yīng)不同的使用工況而言對應(yīng)的均衡算法也不同。在實(shí)際電池管理系統(tǒng)的開發(fā)過程中，對于均衡算法部分而言，需要能夠針對不同的開發(fā)需求，進(jìn)行快速的開發(fā)，并且節(jié)約開發(fā)成本。然而，傳統(tǒng)的電池測試設(shè)備一般不包括硬件在環(huán)仿真的部分，并且也不具有對于單體電池進(jìn)行均衡的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而造成開發(fā)時(shí)間長，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置，可以快速地進(jìn)行包括均衡算法在內(nèi)的電池管理系統(tǒng)算法開發(fā)，從而可以幫助相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行動(dòng)力電池管理系統(tǒng)算法開發(fā)時(shí)，提高效率，節(jié)約成本。

一種動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置，其包括一充電機(jī)、一放電機(jī)、多個(gè)單體均衡控制器，該充電機(jī)用于給被測電池組充電，該放電機(jī)用于給被測電池組放電，所述單體均衡控制器的數(shù)量與被測電池組的單體電池的數(shù)量一致，并且一個(gè)單體均衡控制器用于檢測一個(gè)單體電池的溫度和電壓。

本發(fā)明提供的動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置，可以通過其建立基于硬件在環(huán)仿真的電池測試平臺(tái)，對于包括均衡算法在內(nèi)的電池管理系統(tǒng)算法進(jìn)行快速的開發(fā)與測試，而不需要耗費(fèi)時(shí)間在管理系統(tǒng)的硬件開發(fā)上。并且基于硬件在環(huán)仿真的測試平臺(tái)不需要完整的電池組或電池管理系統(tǒng)，就可以對于電池管理系統(tǒng)的均衡算法進(jìn)行快速的開發(fā)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置與待測動(dòng)力電池組的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例及第二實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置的充放電轉(zhuǎn)換控制電路示意圖。

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例及第二實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置的電池狀態(tài)監(jiān)測電路示意圖。

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例及第二實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置的CAN總線各節(jié)點(diǎn)的布置示意圖。

圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例及第二實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置工作時(shí)的供電電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。

圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組均衡算法的開發(fā)裝置與待測動(dòng)力電池組的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。