[發明專利]動力電池的主動均衡控制方法

在審

• 申請號: 201810122562.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108382230A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 魏培陽;胡國平;劉魁
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆

一種動力電池的主動均衡控制裝置，包括：單體電池采樣單元，用于獲取電池組內的單體電池電壓；單體電池均衡電流采樣單元，用于獲取單體電池均衡時的電流；單體電池均衡控制開關，用于實現對單體電池均衡充電的開關控制；均衡電源模塊，其輸出可調節，所述均衡電源模塊通過多個所述單體電池均衡控制開關與多個單體電池分別一一對應地連接；控制器根據所述電壓及電流計算出電壓低的單體串，并計算出其均衡目標電壓和均衡電流，然后通過所述均衡電源模塊向所述單體電池輸出相應的電壓及電流，同時所述控制器控制與電壓低的單體串對應的那個單體電池均衡控制開關打開。本發明解決了現有主動均衡電路設計復雜、可靠性不高、均衡速度慢效果差的問題。

技術領域

本發明涉及新能源汽車及電池儲能領域，特別涉及一種動力電池的主動均衡控制方法。

背景技術

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。在對儲能鋰電池組進行充放電操作時，電池容量的不一致性會導致電池儲存的電量難以有效的利用。因此，在當前的電池組管理系統中都會加入均衡控制的軟件設計。

然而，現有關于鋰電池的均衡控制方法都是在電池組中有單體出現不均衡時是要么對不均衡單體進行充電，要么對不均衡單體進行放電。正常情況下能夠解決電池組不均衡的問題，但當有些單體異常時，這種辦法就不能很好的解決電池組均衡問題，如果電池組某串電池內阻變大，對電池包充電，該串電池電壓虛高，這是通過BMS對不均衡單體進行均衡充電，不可能把所有單體電池的電壓都充電到一個電壓水平；通過BMS對不均衡單體電池進行放電一樣存在問題，單體內阻變大的電池，BMS對其放電，電壓馬上跌落，停止放電，電壓有虛高，起不到均衡的作用。

目前市場上大部分主動均衡方案采用的是開關陣列的方式，通過切換與均衡充電模塊與單體電池之間的連接來給單體電壓低的電池進行充電，這種方案有個弊端就是當開關陣列切換錯誤時容易造成電池短路，可靠性很難說，同時為了保障可靠性，增加了很多保護電路，導致BMS設計過于復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提出一種動力電池的主動均衡控制方法，利用單入多出變壓器與每串單體電池連接，當需要均衡時打開開關給單體電池進行充電，解決現有主動均衡電路設計復雜、可靠性不高、均衡速度慢效果差的問題。

本發明提供了一種動力電池的主動均衡控制裝置，其特征在于，包括：單體電池采樣單元，用于獲取電池組內的單體電池電壓；單體電池均衡電流采樣單元，用于獲取單體電池均衡時的電流；單體電池均衡控制開關，用于實現對單體電池均衡充電的開關控制；均衡電源模塊，其輸出可調節，所述均衡電源模塊通過多個所述單體電池均衡控制開關與多個單體電池分別一一對應地連接；控制器，與所述單體電池采樣單元、所述單體電池均衡電流采樣單元及所述單體電池均衡控制開關連接，所述控制器根據所述電壓及電流計算出電壓低的單體串，并計算出其均衡目標電壓和均衡電流，然后通過所述均衡電源模塊向所述單體電池輸出相應的電壓及電流，同時所述控制器控制與電壓低的單體串對應的那個單體電池均衡控制開關打開。

優選地，所述控制器根據所述電流計算出電池的SOC、均衡輸出電流以及判斷均衡是否完成。

優選地，所述均衡電源模塊是具有單輸入多輸出的隔離均衡電源模塊。

優選地，所述隔離均衡電源模塊包括一個初級繞組和多個相互隔離的次級繞組，所述初級繞組與供電電源連接，每個所述次級繞組分別與一個所述單體電池均衡控制開關連接。

優選地，所述控制器采用PWM的方式通過所述均衡電源模塊向所述單體電池輸出相應的電壓及電流。

優選地，當均衡電流小于一定的閾值時，所述控制器關閉相應的所述單體電池均衡控制開關以停止均衡充電。

本發明利用均衡電源模塊與每串單體電池連接，當需要均衡時打開開關給單體電池進行充電，解決了現有主動均衡電路設計復雜、可靠性不高、均衡速度慢效果差的問題。