[發明專利]一種車用動力電池均衡系統及其均衡方法

在審

• 申請號: 201810240915.8
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108621824A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 付主木;高愛云;韓建海;衛健行;陶發展;李勛
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 王學鵬

本發明公開了一種車用動力電池均衡系統及其均衡方法，該均衡系統包括N個串聯的單體電池，還包括整體均衡電路和均衡數據庫模塊，所述整體均衡電路包括多個單體均衡電路；相鄰的兩個單體電池之間均設有一個單體均衡電路，所述單體均衡電路包括斬波電路、電壓采集模塊、主控模塊、模糊控制器和驅動模塊；本發明的均衡方法，簡單高效、邏輯緊密、精確度和控制度高，解決了現有技術中電動汽車動力電池包長期使用過程中出現的單體電池能量不一致問題，使能量在相鄰電池之間由高能的單體電池向欠能的單體電池轉移，最終使整體電池能量保持均衡。

技術領域

本發明屬于電動汽車領域，涉及電動汽車動力電池均衡技術，更具體地說，涉及一種車用動力電池均衡系統及其均衡方法。

背景技術

目前，在電動汽車中，為了達到一定的電壓、功率和能量等級，通常需要大量動力電池串并聯組成電池包進行使用。各單體動力電池由于在制造工藝上不能達到完全一致，其電池性能在電池容量、端電壓、內阻、自放電率等方面均會有不同程度的差異，這些差異隨著電動汽車的長時間使用不斷增大，導致同一時刻各單體電池之間的電量不一致，過大的單體電池差異會降低整個電池包的使用效率，最終導致整車的電量估算誤差增大、續航里程下降。

另外，由于受電池管理系統的成本、電池包布局空間等限制，目前，常用的均衡電路為能量耗散型的被動均衡電路，會造成能量的損失并產生多余熱量，從而導致對電池的損害。

發明內容

有鑒于此，為解決上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種車用動力電池均衡系統及其均衡方法，解決現有技術中電動汽車動力電池包長期使用中出現的單體電池能量不一致問題，使用均衡系統搭配相應的均衡方法，簡單高效、邏輯緊密、精確度和控制度高，使能量在相鄰電池之間由高能的單體電池向欠能的單體電池轉移，最終使整體電池能量保持均衡。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種車用動力電池均衡系統，包括N個串聯的單體電池，還包括整體均衡電路和均衡數據庫模塊，所述整體均衡電路包括多個單體均衡電路；

相鄰的兩個單體電池之間均設有一個單體均衡電路，所述單體均衡電路包括斬波電路、電壓采集模塊、主控模塊、模糊控制器和驅動模塊，所述斬波電路由2個電感L、1個電容C、2個二極管D、2個MOSFET管組成，2個二極管D之間通過電容C并聯，單個所述的二極管D與單個MOSFET管并聯，所述MOSFET管與單體電池之間分別通過電感L并聯，所述單體電池的正負極分別與單體均衡電路的兩端連接，所述單體電池的正負極分別與電壓采集模塊連接，所述電壓采集模塊、模糊控制器分別與所述主控模塊連接，所述模糊控制器連接有驅動模塊，所述驅動模塊的兩端與2個MOSFET管連接。

進一步的，所述N為自然數，且N≥2。

進一步的，所述單體均衡電路、斬波電路的個數均為（N-1）個，N個串聯的單體電池對應（N-1）對相鄰單體電池、2（N-1）個電感L、（N-1）個電容C、2（N-1）個二極管D、2（N-1）個MOSFET管。

進一步的，所述均衡數據庫模塊與主控模塊連接，所述均衡數據庫模塊包括整體均衡策略單元、均衡開通關閉判據單元和均衡電流大小判據單元；所述均衡數據庫模塊用于存儲參數，輔助主控模塊自上而下的檢測相鄰的兩個單體電池；所述電壓采集模塊用于實時采集單體電池的端電壓，并將相鄰兩個單體電池端電壓、壓差發送至主控模塊；

所述主控模塊用于判斷相鄰兩個單體電池是否需要進行均衡，以及控制模糊控制器和驅動模塊；

所述模糊控制器用于在單體均衡電路的基礎上，對控制MOSFET管的PWM波進行占空比調節，實現對均衡階段的變電流控制；

所述驅動模塊用于輸出PWM波來控制MOSFET管的開關，驅動單體均衡電路工作，并對欠能的單體電池進行充電。

進一步的，所述MOSFET管為N溝道MOSFET管。