CN101859917A - 一种双向有源自适应自动电池平衡系统 - Google Patents

一种双向有源自适应自动电池平衡系统 Download PDF

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陆政德
刘庆凯
冒勇
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Abstract

本发明涉及一种双向有源自适应自动电池平衡系统，包括信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块，其中，信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块依次连接；信号采集模块用于对电池组中的电压和电流进行信号采集；微处理器模块根据信号采集模块采集到的信号计算电池的剩余电量；判断模块根据微处理器模块计算的结果来判断需要进行平衡的电池及该电池的平衡信息；平衡控制电路模块根据平衡信息对整个电池组进行平衡。本发明既可对任意一节单体电池进行能量转移、平衡，也可以对任意一节单体模块进行转移、放电平衡，从而实现双向电量平衡功能，并且可使充电电量加大，并延长续驶里程。

Description

一种双向有源自适应自动电池平衡系统
技术领域
本发明涉及锂电池技术或其它种类电池技术的应用领域，特别是涉及一种双向有源自适应自动电池平衡系统。
背景技术
随着动力锂电池技术和其它种类电池的纯电动汽车、混合动力汽车技术的发展，包括储能电站、锂电池(含其它种类的电池)已经取代了传统的铅酸电池和镍氢电池成为纯电动汽车、储能系统的核心储能器件。由于锂电池(含其它种类的电池)单体电压只有3-4伏，一般要求大量锂电池串联成组实现纯电动汽车的电池组。而由于种种原因导致的电池性能的不一致性，则对电池管理系统提出了检测和平衡等要求。
众所周知，电池的不一致性有很多原因，包括出厂时由于工艺等方面的原因导致的出厂电池容量以及内阻的不一致性、出厂后电池老化的速度不一致产生的电池性能在使用之后的不一致性、电池成组后由于运行的环境温度导致的不一致性等等。由于这些不一致性的存在，使得电池组的性能受到最弱的单体的限制，即电池组中的木桶原理。在放电时，当最弱的一节电池单体达到最低电压时，系统必须停止放电来保护该节单体，但是此时，电池组内还有若干能量在其他电池内没有耗尽；同样，在充电时，最先到达最高电压的电池阻碍了其他电池的继续充电，使得整个电池组不能得到安全有效、能量最大化地充电。而且，更为关键的是，如果长此以往下去，经过反复循环后，电池组的不一致性会加剧，最终达到电池组不可使用的能量空间非常之大，从而不得不采取手动平衡的方式，这样，增加了系统的维护成本，自动化程度也低。在目前市场上的电动汽车(含混合动力汽车)中，几乎所有的电动汽车均存在电池不一致性的问题，而不一致性加剧的速度由电池的质量以及电池组和整车设计有关，一般说来，一辆首次充电能连续运行额定续驶里程的电动汽车，很可能在3-6个月内，其续驶里程会下降20％～50％。这个普遍现象的根本原因就是电池不一致性加剧所致。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双向有源自适应自动电池平衡系统，系统在运行过程中使得整个电池组的均衡性得到了极大的提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双向有源自适应自动电池平衡系统，包括信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块，所述的信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块依次连接；所述的信号采集模块用于对电池组中的电压和电流进行信号采集；所述的微处理器模块用于根据所述的信号采集模块采集到的信号计算电池的剩余电量；所述的判断模块用于根据所述的微处理器模块计算的结果来判断需要进行平衡的电池及该电池的平衡信息；所述的平衡控制电路模块用于根据平衡信息对整个电池组进行能量转移、平衡。
所述的微处理器模块根据卡尔曼滤波算法计算电池的剩余电量。
所述的电池的平衡信息包括平衡的方向、平衡转移的能量、平衡电流的大小和平衡的时间。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明即可对任意一节单体电池进行能量转移和单体充电平衡，也可以对任意一节单体电池进行能量转移放电平衡，从而实现双向功能的平衡转移。本发明在实现电池平衡的同时，本身消耗的能量很小，比普通的能耗型平衡系统节约能源，并且可使增加的续驶里程高达20％～50％，甚至更高。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种双向有源自适应自动电池平衡系统，如图1所示，包括信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块，所述的信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块依次连接。所述的信号采集模块用于对电池组中的电压和电流进行信号采集。所述的微处理器模块用于根据所述的信号采集模块采集到的信号计算电池的剩余电量。所述的判断模块用于根据所述的微处理器模块计算的结果来判断需要进行平衡的电池及该电池的平衡信息，电池的平衡信息包括平衡的方向、平衡转移的能量、平衡电流的大小和平衡的时间。所述的平衡控制电路模块用于根据平衡信息对整个电池组进行平衡。其中，微处理器模块根据卡尔曼滤波算法或其它算法计算电池的剩余电量。
不难发现，本发明即可对任意一节单体电池进行能量转移和单体充电平衡，也可以对任意一节单体电池进行能量转移放电平衡，从而实现双向功能的平衡转移。本发明在实现电池平衡的同时，本身消耗的能量很小，比普通的能耗型平衡系统节约能源，并且可使增加的续驶里程高达20％～50％，甚至更高。

Claims (3)

1.一种双向有源自适应自动电池平衡系统，包括信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块，其特征在于，所述的信号采集模块、微处理器模块、判断模块和平衡控制电路模块依次连接；所述的信号采集模块用于对电池组中的电压和电流进行信号采集；所述的微处理器模块用于根据所述的信号采集模块采集到的信号计算电池的剩余电量；所述的判断模块用于根据所述的微处理器模块计算的结果来判断需要进行平衡的电池及该电池的平衡信息；所述的平衡控制电路模块用于根据平衡信息对整个电池组进行能量转移、平衡。
2.根据权利要求1所述的双向有源自适应自动电池平衡系统，其特征在于，所述的微处理器模块根据卡尔曼滤波算法计算电池的剩余电量。
3.根据权利要求1所述的双向有源自适应自动电池平衡系统，其特征在于，所述的电池的平衡信息包括平衡的方向、平衡转移的能量、平衡电流的大小和平衡的时间。
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