[實用新型]一種控制模塊化鋰電池內均衡和模塊之間均衡的控制系統

有效

• 申請號: 201520409133.4
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN204886225U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 韓明武;劉升元
• 申請（專利權）人: 王鳳成
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/48;H02H7/18
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術領域

本實用新型涉及鋰電池的應用領域，尤其涉及一種控制模塊化鋰電池內均衡和模塊之間均衡的控制系統。

背景技術

由于鋰電池的固有特性，必須工作在一個固定的電壓范圍內，如2.75V至4.25V之間。當充電電壓高于上限4.25V時，會引起電池起火或爆炸；當放電電壓低于下限2.75V時，會引起電池的永久性損壞。因此，超出這個范圍，鋰電池的必須停止。同時由于電池特性的非一致性，當多節鋰電池串聯充電時，會使得其中一節電池電壓首先到達上限電壓而其余電池處于沒充足電狀態；放電時，會使得其中一節電池電壓首先下降到下限電壓而其余電池仍處于有電狀態。串聯電池的個數越多，次數的越多，此種情況越嚴重，串聯電池組的容量會大大地下降。因此，串聯鋰電池組的壽命大大低于單節電池的壽命。尤其在電動汽車中，串聯電池節數大約為80至150節，這種現象尤為嚴重。目前的國內外鋰電池應用技術，串聯電池組的壽命一般為單體電池壽命的10%至30%。

因此，如何解決上述問題成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

實用新型內容

針對背景技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種控制模塊化鋰電池內均衡和模塊之間均衡的控制系統，該系統實現了同時均衡鋰電池模塊內部各節電池之間的電壓和各鋰電池模塊之間的電壓，使得所有電池模塊中的所有電池單元的壽命達到或接近單體電池壽命，有效地解決了電動汽車電池應用中的技術瓶頸。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種控制模塊化鋰電池內均衡和模塊之間均衡的控制系統，所述控制系統包括內均衡控制電路和外均衡控制電路；所述內均衡控制電路設置有下位BMS模塊，所述下位BMS模塊用于檢測并控制鋰電池模塊內部各電池單元的電壓，實現均衡鋰電池模塊內部電池組電壓的均衡；所述外均衡控制電路設置有上位BMS模塊，所述上位BMS模塊用于接收所述下位BMS的檢測信息，并根據所述檢測信息控制若干個鋰電池模塊之間的電壓，實現若干個鋰電池模塊之間電壓的均衡。

進一步，所述內均衡控制電路包括設置在鋰電池模塊內部的下位BMS模塊、內DC/DC隔離變換器、與鋰電池模塊內電池組數量一致且一一對應的若干個輸入繼電器和若干個輸出繼電器；所述下位BMS模塊實時檢測鋰電池模塊內各電池的電壓，選擇出電壓最高的電池和電壓最低的電池后；下位BMS模塊控制所述內DC/DC隔離變換器將所述電壓最高的電池所對應的輸入繼電器接通，同時將所述電壓最低的電池所對應的輸出繼電器接通；從而將電壓最高的電池的能量轉移至電壓最低的電池；進而實現鋰電池模塊內部電池組的電壓均衡。

進一步，所述外均衡控制電路包括上位BMS模塊和若干個外DC/DC隔離變換器；每一個外DC/DC隔離變換器對應一個鋰電池模塊，且每一個外DC/DC隔離變換器均包括一個輸出繼電器和一個輸入繼電器；所述下位BMS電路將其對應的鋰電池模塊內所有的電池電壓測量值通過CAN總線上傳至所述上位BMS，上位BMS通過CAN總線將各個鋰電池模塊中總電壓最高的鋰電池模塊中的所述外DC/DC隔離變換器對應的輸入繼電器接通，然后經過均衡總線將總電壓最低的鋰電池模塊中的所述外DC/DC隔離變換器對應的輸出繼電器接通，從而實現了鋰電池模塊之間的電壓均衡。

本實用新型具有以下積極的技術效果：

本實用新型利用分散在鋰電池模塊內的BMS電路作為檢測和控制器，利用繼電器作為均衡切換元件，將電壓高的電池或模塊通過DC/DC隔離變換器和繼電器組的切換，將其能量轉移至電壓低的電池或模塊中去。總體的均衡分為模塊內均衡和模塊之間的均衡兩部分；從而有效地延長了電池的使用壽命，使得所有電池模塊中的所有電池單元的壽命達到或接近單體電池壽命，有效地解決了電動汽車電池應用中的技術瓶頸。

附圖說明

圖1是本實用新型的電池模塊的內部結構示意圖；

圖2是本實用新型的上位BMS模塊與各鋰離子電池模塊連接示意圖。

具體實施方式

下面，參考附圖，對本實用新型進行更全面的說明，附圖中標示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以體現為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本實用新型全面和完整，并將本實用新型的范圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。