CN102170154A - 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法 - Google Patents

一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102170154A
CN102170154A CN2011101011245A CN201110101124A CN102170154A CN 102170154 A CN102170154 A CN 102170154A CN 2011101011245 A CN2011101011245 A CN 2011101011245A CN 201110101124 A CN201110101124 A CN 201110101124A CN 102170154 A CN102170154 A CN 102170154A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cell
battery
voltage
module
balance controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101011245A
Other languages
English (en)
Inventor
谈正言
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUXI CITY LINGXIANG ELECTRIC DRIVING TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
WUXI CITY LINGXIANG ELECTRIC DRIVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUXI CITY LINGXIANG ELECTRIC DRIVING TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical WUXI CITY LINGXIANG ELECTRIC DRIVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN2011101011245A priority Critical patent/CN102170154A/zh
Publication of CN102170154A publication Critical patent/CN102170154A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明涉及一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法,其包括电池模块,电池模块通过电池组电压采样模块与均衡控制器的输入端相连;电池模块内任意单体电池通过单体电池电压测量模块与均衡控制器的输入端相连,电池模块内任意单体电池均与电量均衡模块相连,电量均衡模块与均衡控制器的输出端相连;当单体电池电压、电池模块内单体电池的平均电压值间与均衡控制器设定的电压关系相对应时,均衡控制器向电量均衡模块输出均衡控制信号,对电池模块内相应的单体电池主动均衡,使单体电池电压、电池模块内单体电池的平均电压值与均衡控制器内设定的电压关系相匹配。本发明使用操作方便,延长电池的使用寿命,适应性好,安全可靠。

Description

一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种主动均衡系统及均衡方法,尤其是一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法,属于动力锂离子电池的技术领域。
背景技术
[0002] 动力锂离子电池多采用串联方式连接,由于各单体锂离子电池在制造、初始容量、 电压、内阻以及锂离子电池组中各单体锂离子电池的温度等方面均不完全相同,在使用过程中,会造成某单体锂离子电池的过充电和过放电现象,严重时会造成个别锂离子电池的容量比其他锂离子电池都低,在放电过程中,其电量在放电过程中,其电量首先放完。为了对串联后的动力锂离子电池进行保护,不得不停止整个电池组的放电,对整个锂离子电池使用时间和容量造成极大的伤害。实际上一组锂离子电池中的实际放出的容量是由实际容量最小的那块锂离子电池所决定的,即该锂离子电池容量告终时,其他锂离子电池无法继续工作。
[0003] 动力锂离子的充电过程中也是如此。在充电过程中,首先放完电的锂离子电池,又会首先被充满,这样就会出现过充电的现象,使得整个锂离子电池组不能正常被充满电。因此在混合动力电动汽车的储能电池工作过程中,锂离子电池间的不均衡性是影响锂离子电池工作的一个非常有害的因素,对电池组进行均衡控制是十分有必要。
发明内容
[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法,其使用操作方便,延长电池的使用寿命,适应性好,安全可靠。
[0005] 按照本发明提供的技术方案,所述动力锂离子电池的主动均衡系统,包括由若干单体电池串联组成的电池模块,所述电池模块通过电池组电压采样模块与均衡控制器的输入端相连;电池模块内任意单体电池通过单体电池电压测量模块与均衡控制器的输入端相连,电池模块内任意单体电池均与电量均衡模块相连,电量均衡模块与均衡控制器的输出端相连;
[0006] 电池组电压采样模块将电池模块的电压采样输入到均衡控制器内,单体电池电压测量模块将电池模块内相应单体电池电压输入到均衡控制器内;均衡控制器根据电池模块的采样电压值及相应单体电池的数量计算电池模块内单体电池的平均电压值,并将相应平均电压值与电池模块内所有单体电池电压相比较;当单体电池电压、电池模块内单体电池的平均电压值间与均衡控制器设定的电压关系相对应时,均衡控制器向电量均衡模块输出均衡控制信号,对电池模块内相应的单体电池主动均衡,使单体电池电压、电池模块内单体电池的平均电压值与均衡控制器内设定的电压关系相匹配。
[0007] 所述电量均衡模块包括变压器Tl,所述变压器Tl初级线圈的中心抽头与电池模块的负极端相连,电池模块的正极端接地;电池模块内任意单体电池的正、负极端均设有测量开关,单体电池两端的测量开关与变压器Tl次级线圈的两端对应相连,变压器Tl初级线圈的一端通过第一均衡开关接地,另一端通过第二均衡开关接地,第一均衡开关及第二均衡开关的控制端分别与均衡控制器的输出端相连;单体电池两端测量开关的控制端与均衡控制器的输出端相连;单体电池电压测量模块包括运算放大器,所述运算放大器的同相端、 反相端与变压器Tl次级线圈的两端对应相连,运算放大器的输出端与均衡控制器的输入端相连。
[0008] 所述变压器Tl次级线圈的一端通过正极总线与电池模块内单体电池正极端的测量开关相连,变压器Tl次级线圈的另一端通过负极总线与电池模块内单体电池负极端的测量开关相连。
[0009] 所述单体电池两端的测量开关、第一均衡开关及第二均衡开关均采用场效应管; 第一均衡开关及第二均衡开关相应的漏极端与变压器Tl初级线圈的两端对应相连,第一均衡开关及第二均衡开关相应的源极端接地,第一均衡开关及第二均衡开关的栅极端与均衡控制器的输出端相连;测量开关对应的栅极端均与均衡控制器相连,测量开关对应的漏极端与单体电池对应相连,测量开关对应的源极端与变压器Tl的次级线圈相连。
[0010] 所述均衡控制器将电池模块内单体电池的电压与单体电池的平均电压值相比较, 当IUmax-UaveI φ IUmin-UaveI时,通过电量均衡模块对所述电压值最大的单体电池进行上限均衡;当|umax-uj π |umin-uj时,通过电量均衡模块对所述电压值最小的单体电池进行下限均衡;Umax表示电压值最大的单体电池电压,Ullin表示电压值最小的单体电池电压。
[0011] 所述动力锂离子电池的主动均衡方法包括如下步骤:
[0012] a、提供电池模,所述电池模块由2η个单体电池依次串联组成;电池模块的正极端接地,η为正整数;电池模块的负极端通过电池组电压采样模块与均衡控制器的输入端相连,电池组电压采样模块将电池模块的电压Usim输入到均衡控制器内,并得到电池模块内单体电池的平均电压值Uare;
[0013] b、在上述单体电池的两端均设置测量开关,与单体电池正极端相连的测量开关通过正极总线与变压器Tl次级线圈的一端相连,与单体电池负极端相连的测量开关通过负极总线与变压器Tl次级线圈的另一端相连;变压器Tl次级线圈的两端与单体电池电压测量模块的输入端相连,变压器Tl初级线圈的一端通过第一均衡开关接地,另一端通过第二均衡开关接地;第一均衡开关、第二均衡开关及测量开关的控制端均与均衡控制器的输出端相连;
[0014] C、断开第一均衡开关及第二均衡开关,依次闭合单体电池两端相应的测量开关, 对电池模块内的单体电池电量进行依次循环测量,单体电池电压通过单体电池电压测量模块输入至均衡控制器内;
[0015] d、均衡控制器将步骤c得到单体电池的电压与步骤a中得到的单体电池的平均电压值Uave相比较;均衡控制器通过变压器Tl、第一均衡开关及第二均衡开关对电量高的单体电池进行上限均衡、对电量低的单体电池进行下限均衡。
[0016] 所述步骤c对电池模块内的单体电池电量测量时,断开第一均衡开关及第二均衡开关;均衡控制器先闭合测量开关Sl及测量开关S2,单体电池电压测量模块将单体电池Bl 的电压输入到均衡控制器内;然后均衡控制器断开测量开关Si,并闭合第三测量开关S3, 单体电池电压测量模块将单体电池B2的电压输入到均衡控制器内,均衡控制器依次控制电池模块内单体电池两端的测量开关,直至将2η个单体电池的电压值均输入到均衡控制器内;均衡控制器控制相应测量开关的闭合时间为0. Ims0
[0017] 所述步骤d中均衡控制器对电池模块内单体电池均衡控制时,均衡控制器将单体电池中最大电压值及最小电压值与单体电池的平均电压值Uare相比较,当Iumax-UavJcHunin-UaJ时,对所述电压值最大的单体电池进行上限均衡;当 Iumax-Uj π IUmin-Uj时,对所述电压值最小的单体电池进行下限均衡;Umax表示电压值最大的单体电池电压,Umin表示电压值最小的单体电池电压。
[0018] 当均衡控制器检测出第i(i为奇数时)个电池单体Bi的单体电池电压Ui与单体电池的平均电压值Uare相差最大,并满足下限均衡的条件时,则均衡控制器使第一均衡开关导通,使电池模块向变压器Tl充电,然后断开第一均衡开关,闭合相应的测量S” si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体Bi上;若检测出第i (i为偶数时)电池单体Bi的电压Ui与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足下限均衡的条件时,则均衡控制器使第二均衡开关导通,使电池模块向变压器Tl充电,然后断开第二均衡开关,闭合相应的测量开关Si、Si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体Bi上。
[0019] 当均衡控制器检测出第i(i为奇数时)个电池单体Bi的单体电池电压Ui与单体电池的平均电压值Uare相差最大,并满足上限均衡的条件时,则均衡控制器闭合相应的测量开关Si、Si+1,使电池单体Bi向变压器Tl充电,然后断开测量开关Si、Si+1,闭合第一均衡开关,变压器Tl存储的能量转移到电池模块内;当测出第i(i为偶数时)电池单体&的电压 Ui与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足上限均衡的条件时,则均衡控制器闭合相应的测量开关Si、Si+1,使电池单体Bi向变压器Tl充电,然后断开测量开关Si、Si+1,闭合第二均衡开关,变压器Tl存储的能量转移到电池模块内。
[0020] 本发明的优点:通过电池组电压采样模块间电池模块的电压值输入到均衡控制器内,并得到电池模块内单体电池的平均电压值;均衡控制器通过单体电池电压测量模块对单体电池的电压值进行采样,均衡控制器间电压值最大的单体电池电压值、电压值最小的单体电池电压值与单体电池的平均电压值进行比较,能够对单体电池中最大电量的单体电池与最小电量的单体电池进行均衡,直至电池模块内所有单体电池间的电量关系与均衡控制器内单体电池电量关系相匹配,能够延长电池模块的使用寿命;电量均衡模块包括变压器Tl,在对单体电池电量均衡时,通过电能-磁能-电能的转换完成相互充电或放电的过程,实现了对电池单体电量的上限或下限均衡的功能,上限均衡适合在充电过程中均衡,防止个别电池单体过充,以保证每节电池单体的能量都能补充到相同的状态;下限均衡可以避免过放;本发明的主动均衡系统对上、下限均衡兼备,同时解决了电池模块的充电均衡和放电均衡,一举两得;效应高,损失功耗小,无需采用冷却措施同时改善了系统平衡,延长电池组的工作时间及使用寿命。
附图说明
[0021] 图1为本发明的原理框图。 具体实施方式
[0022] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0023] 如图1所示:本发明包括电池模块1、负极总线2、正极总线3、电池组电压采样模块4、均衡控制器5、电量均衡模块6、测量开关控制总线7及单体电池电压测量模块8。
[0024] 如图1所示:所述电池模块1由2η个单体电池串联组成,电池模块1的正极端接地,电池模块1的负极端通过电池组电压采样模块4与均衡控制器5的输入端相连,电池组电压采样模块4对电池模块1的电压进行采样,并将电池模块1的电压值输入到均衡控制器5内;所述均衡控制器5为具有模数转换功能的单片机或者其他微处理器。电池模块1 内任意单体电池的两端均设置测量开关,测量开关通过单体电池电压测量模块8与均衡控制器5的输入端相连,单体电池电压测量模块8用于将电池模块1内任意单体电池的电压值均采样输入到均衡控制器5内。所述单体电池电压测量模块8与电池组电压采样模块4 均采用运算放大器U1。为了对电池模块1内相应单体电池进行均衡控制,均衡控制器5的输出端与电量均衡模块6相连。
[0025] 所述电量均衡模块6包括变压器Tl,所述变压器Tl初级线圈的中心抽头与电池模块1的负极端及电池组电压采样模块4,变压器Tl初级线圈的一端通过第一均衡开关SWl 接地,另一端通过第二均衡开关SW2接地,第一均衡开关SWl与第二均衡开关SW2的控制端分别与均衡控制器5相连。具体实施时,第一均衡开关SWl及第二均衡开关SW2均采用场效应管,所述场效应管的栅极端均与均衡控制器5的输出端相连,场效应管的源极端接地, 场效应管的漏极端与变压器Tl的初级线圈相连。变压器Tl次级线圈的一端通过负极总线 2与位于单体电池负极端的测量开关相连,变压器Tl次级线圈的另一端通过正极总线3与位于单体电池正极端的测量开关相连,从而将变压器Tl的次级线圈与电池模块1内所有的单体电池正、负极端相连。当单体电池两端的测量开关闭合时,且其余单体电池两端的测量开关均断开时,变压器Tl的次级线圈能够与相应的单体电池相连;能够实现对相应单体电池电量的均衡。所述测量开关也采用场效应管,所述场效应管的栅极端通过测量开关控制总线7与均衡控制器5的输出端相连,场效应管的漏极端与单体电池的电极端相连,场效应管的源极端与变压器Tl的次级线圈相连。单体电池电压测量模块8的运算放大器Ul的同相端及反相端分别与变压器Tl的次级线圈两端相连,从而实现了将单体电池正、负极两端的测量开关与运算放大器Ul相连。
[0026] 均衡控制器5通过电池组电压采样模块4获得电池模块1的总电压U·,由于电池模块1由2η个单体电池串联组成,因此能得到电池模块1内单体电池的平均电压值U·,即
为Uave = 。均衡控制器5通过单体电池电压测量模块8分别测量电池模块1内个单 2n
体电池相应的电压Ui, i = 1,2Λ2η。均衡控制器5内设定了单体电池的最大电压值Umax、 最小电压值Umin及单体电池的平均电压值Uare间的关系,当单体电池的电压值与单体电池的平均电压值Uave满足设定关系时,均衡控制器5通过电量均衡模块6对相应的单体电池电量进行均衡,使均衡后的电池电量与均衡控制器5内单体电池电量与电池模块1电量的关系相匹配。具体实施的优化方案为:所述均衡控制器5将电池模块1内单体电池的电压与单体电池的平均电压值相比较,当IUmax-Uj Φ IUmin-Uj时,通过电量均衡模块6对所述电压值最大的单体电池进行上限均衡;当IUmax-Uj π IUmin-Uj时,通过电量均衡模块6对所述电压值最小的单体电池进行下限均衡;Umax表示电压值最大的单体电池电压,Umin表示电压值最小的单体电池电压。
[0027] 具体均衡时,当均衡控制器5检测出第i (i为奇数时)个电池单体&的单体电池电压Ui与单体电池的平均电压值Uare相差最大,并满足下限均衡的条件时,则均衡控制器5 使第一均衡开关SWl导通,使电池模块1向变压器Tl充电,然后断开第一均衡开关SW1,闭合相应的测量S” Si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体Bi上;若检测出第i (i 为偶数时)电池单体&的电压Ui与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足下限均衡的条件时,则均衡控制器5使第二均衡开关SW2导通,使电池模块1向变压器Tl充电,然后断开第二均衡开关SW2,闭合相应的测量开关S”Si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体Bi上。当均衡控制器5检测出第i(i为奇数时)个电池单体Bi的单体电池电压 Ui与单体电池的平均电压值Uave相差最大,并满足上限均衡的条件时,则均衡控制器5闭合相应的测量开关Si、Si+1,使电池单体Bi向变压器Tl充电,然后断开测量开关Si、Si+1,闭合第一均衡开关SW1,变压器Tl存储的能量转移到电池模块1内;当测出第i(i为偶数时)电池单体Bi的电压Ui与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足上限均衡的条件时, 则均衡控制器5闭合相应的测量开关Si、Si+1,使电池单体Bi向变压器Tl充电,然后断开测量开关S” Si+1,闭合第二均衡开关SW2,变压器Tl存储的能量转移到电池模块1内。均衡控制器5通过对单体电池的电压值比较,来对电池模块1内单体电池的电量进行均衡。单体电池通过均衡控制器5及电量均衡模块6进行均衡后,使得单体电池的电压值Ui与单体电池的平均电压值Uave间的差值小于等于50 μ V时,均衡控制器5完成对电池模块1内单体电池的均衡过程。均衡控制器5内也根据工作需要设定相应的均衡参数,当单体电池的电压值Ui与单体电池的平均电压值Uare间的差值满足相应的均衡参数后,均衡控制器5完成对单体电池的均衡控制。
[0028] 为了对上述动力锂离子电池进行主动均衡,所述动力锂离子电池的主动均衡方法包括如下步骤:
[0029] a、提供电池模块1,所述电池模块1由2η个单体电池依次串联组成,η为正整数; 电池模块1的正极端接地,电池模块1的负极端通过电池组电压采样模块4与均衡控制器5 的输入端相连,电池组电压采样模块4将电池模块1的电压Usum输入到均衡控制器5内,并得到电池模块1内单体电池的平均电压值Uare ;单体电池的平均电压值Uare为算术平均值;
[0030] b、在上述单体电池的两端均设置测量开关,与单体电池正极端相连的测量开关通过正极总线3与变压器Tl次级线圈的一端相连,与单体电池负极端相连的测量开关通过负极总线2与变压器Tl次级线圈的另一端相连;变压器Tl次级线圈的两端与单体电池电压测量模块8的输入端相连,变压器Tl初级线圈的一端通过第一均衡开关SWl接地,另一端通过第二均衡开关SW2接地;第一均衡开关SW1、第二均衡开关SW2及测量开关的控制端均与均衡控制器5的输出端相连;
[0031] C、断开第一均衡开关SWl及第二均衡开关SW2,依次闭合单体电池两端相应的测量开关,对电池模块1内的单体电池电量进行依次循环测量,单体电池电压通过单体电池电压测量模块8输入至均衡控制器5内;
[0032] 对电池模块1内的单体电池电量测量时,断开第一均衡开关SWl及第二均衡开关 SW2 ;均衡控制器5先闭合单体电池Bl两侧的测量开关Sl及测量开关S2,单体电池电压测量模块8将单体电池Bl的电压输入到均衡控制器5内;然后均衡控制器5断开测量开关 Si,并闭合第三测量开关S3,单体电池电压测量模块8将单体电池B2的电压输入到均衡控制器5内,均衡控制器5依次控制电池模块1内单体电池两端的测量开关,直至将2η个单体电池的电压值均输入到均衡控制器5内;均衡控制器5控制相应测量开关的闭合时间为 0. Ims ;
[0033] d、均衡控制器5将步骤c得到单体电池的电压与步骤a中得到的单体电池的平均电压值Uave相比较;均衡控制器5通过变压器Tl、第一均衡开关SWl及第二均衡开关SW2对电量高的单体电池进行上限均衡、对电量低的单体电池进行下限均衡;
[0034] 均衡控制器5对电池模块1内单体电池均衡控制时,均衡控制器5将单体电池中最大电压值及最小电压值与单体电池的平均电压值Uave相比较,当|umax-uave| Φ IUfflin-UavJ 时,对所述电压值最大的单体电池进行上限均衡;当Iumax-UavJ π |umin-uaJ时,对所述电压值最小的单体电池进行下限均衡;Umax表示电压值最大的单体电池电压,Umin表示电压值最小的单体电池电压;
[0035] 当均衡控制器5检测出第i (i为奇数时)个电池单体Bi的单体电池电压Ui与单体电池的平均电压值Uave相差最大,并满足下限均衡的条件时,则均衡控制器5使第一均衡开关SWl导通,使电池模块1向变压器Tl充电,然后断开第一均衡开关SW1,闭合相应的测量Si、Si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体Bi上;若检测出第i (i为偶数时) 电池单体&的电压Ui与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足下限均衡的条件时, 则均衡控制器5使第二均衡开关SW2导通,使电池模块1向变压器Tl充电,然后断开第二均衡开关SW2,闭合相应的测量开关S” Si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体 BJ ;
[0036] 当均衡控制器5检测出第i (i为奇数时)个电池单体Bi的单体电池电压Ui与单体电池的平均电压值Uave相差最大,并满足上限均衡的条件时,则均衡控制器5闭合相应的测量开关S” Si+1,使电池单体Bi向变压器Tl充电,然后断开测量开关S” Si+1,闭合第一均衡开关(SWl),变压器Tl存储的能量转移到电池模块1内;当测出第i(i为偶数时)电池单体Bi的电压Ui与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足上限均衡的条件时,则均衡控制器5闭合相应的测量开关Si、Si+1,使电池单体Bi向变压器Tl充电,然后断开测量开关Si、Si+1,闭合第二均衡开关SW2,变压器Tl存储的能量转移到电池模块1内;直至整个电池模块1内所有单体电池的电量均与均衡控制器5内的均衡参数相匹配。
[0037] 本发明通过电池组电压采样模块4间电池模块1的电压值输入到均衡控制器5 内,并得到电池模块1内单体电池的平均电压值;均衡控制器5通过单体电池电压测量模块 8对单体电池的电压值进行采样,均衡控制器5间电压值最大的单体电池电压值、电压值最小的单体电池电压值与单体电池的平均电压值进行比较,能够对单体电池中最大电量的单体电池与最小电量的单体电池进行均衡,直至电池模块1内所有单体电池间的电量关系与均衡控制器5内单体电池电量关系相匹配,能够延长电池模块1的使用寿命;电量均衡模块 6包括变压器Tl,在对单体电池电量均衡时,通过电能-磁能-电能的转换完成相互充电或放电的过程,实现了对电池单体电量的上限或下限均衡的功能,上限均衡适合在充电过程中均衡,防止个别电池单体过充,以保证每节电池单体的能量都能补充到相同的状态;下限均衡可以避免过放;本发明的主动均衡系统对上、下限均衡兼备,同时解决了电池模块1的充电均衡和放电均衡,一举两得;效应高,损失功耗小,无需采用冷却措施同时改善了系统平衡,延长电池组的工作时间及使用寿命。

Claims (10)

1. 一种动力锂离子电池的主动均衡系统,其特征是:包括由若干单体电池串联组成的电池模块(1),所述电池模块(1)通过电池组电压采样模块(4)与均衡控制器(¾的输入端相连;电池模块(1)内任意单体电池两端的测量开关通过单体电池电压测量模块(8)与均衡控制器(¾的输入端相连,电池模块(1)内任意单体电池均与电量均衡模块(6)相连,电量均衡模块(6)与均衡控制器(5)的输出端相连;电池组电压采样模块(4)将电池模块(1)的电压采样输入到均衡控制器(5)内,单体电池电压测量模块(8)将电池模块(1)内相应单体电池电压输入到均衡控制器(5)内;均衡控制器(¾根据电池模块(1)的采样电压值及相应单体电池的数量计算电池模块(1) 内单体电池的平均电压值,并将相应平均电压值与电池模块(1)内所有单体电池电压相比较;当单体电池电压、电池模块(1)内单体电池的平均电压值间与均衡控制器(¾设定的电压关系相对应时,均衡控制器(5)向电量均衡模块(6)输出均衡控制信号,对电池模块(1) 内相应的单体电池主动均衡,使单体电池电压、电池模块(1)内单体电池的平均电压值与均衡控制器(5)内设定的电压关系相匹配。
2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池的主动均衡系统,其特征是:所述电量均衡模块(6)包括变压器Tl,所述变压器Tl初级线圈的中心抽头与电池模块(1)的负极端相连,电池模块(1)的正极端接地;电池模块(1)内任意单体电池的正、负极端均设有测量开关,单体电池两端的测量开关与变压器Tl次级线圈的两端对应相连,变压器Tl初级线圈的一端通过第一均衡开关(SWl)接地,另一端通过第二均衡开关(SW》接地,第一均衡开关 (Sffl)及第二均衡开关(SW2)的控制端分别与均衡控制器(5)的输出端相连;单体电池两端测量开关的控制端与均衡控制器(5)的输出端相连;单体电池电压测量模块(8)包括运算放大器(U1),所述运算放大器(Ul)的同相端、反相端与变压器Tl次级线圈的两端对应相连,运算放大器(Ul)的输出端与均衡控制器(5)的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的动力锂离子电池的主动均衡系统,其特征是:所述变压器Tl 次级线圈的一端通过正极总线(3)与电池模块(1)内单体电池正极端的测量开关相连,变压器Tl次级线圈的另一端通过负极总线(2)与电池模块(1)内单体电池负极端的测量开关相连。
4.根据权利要求2所述的动力锂离子电池的主动均衡系统,其特征是:所述单体电池两端的测量开关、第一均衡开关(SWl)及第二均衡开关(SW2)均采用场效应管;第一均衡开关(SWl)及第二均衡开关(SW》相应的漏极端与变压器Tl初级线圈的两端对应相连,第一均衡开关(SWl)及第二均衡开关(SW2)相应的源极端接地,第一均衡开关(SWl)及第二均衡开关(SW》的栅极端与均衡控制器(5)的输出端相连;测量开关对应的栅极端均与均衡控制器(¾相连,测量开关对应的漏极端与单体电池对应相连,测量开关对应的源极端与变压器Tl的次级线圈相连。
5.根据权利要求1所述的动力锂离子电池的主动均衡系统,其特征是:所述均衡控制器(5)将电池模块(1)内单体电池的电压与单体电池的平均电压值相比较,当 IUmax-Uj Φ IUfflin-Uave时,通过电量均衡模块(6)对所述电压值最大的单体电池进行上限均衡;当Iumax-UareI π IUfflin-Uave时,通过电量均衡模块(6)对所述电压值最小的单体电池进行下限均衡;Umax表示电压值最大的单体电池电压,Unin表示电压值最小的单体电池电压。
6. 一种动力锂离子电池的主动均衡方法,其特征是,所述动力锂离子电池的主动均衡方法包括如下步骤:(a)、提供电池模块(1),所述电池模块(1)由2η个单体电池依次串联组成,η为正整数;电池模块(1)的正极端接地,电池模块(1)的负极端通过电池组电压采样模块(4)与均衡控制器(5)的输入端相连,电池组电压采样模块(4)将电池模块(1)的电压Usum输入到均衡控制器(5)内,并得到电池模块(1)内单体电池的平均电压值Uare;(b)、在上述单体电池的两端均设置测量开关,与单体电池正极端相连的测量开关通过正极总线(3)与变压器Tl次级线圈的一端相连,与单体电池负极端相连的测量开关通过负极总线(2)与变压器Tl次级线圈的另一端相连;变压器Tl次级线圈的两端与单体电池电压测量模块(8)的输入端相连,变压器Tl初级线圈的一端通过第一均衡开关(SWl)接地, 另一端通过第二均衡开关(SW2)接地;第一均衡开关(SWl)、第二均衡开关(SW2)及测量开关的控制端均与均衡控制器(5)的输出端相连;(C)、断开第一均衡开关(SWl)及第二均衡开关(SW2),依次闭合单体电池两端相应的测量开关,对电池模块(1)内的单体电池电量进行依次循环测量,单体电池电压通过单体电池电压测量模块(8)输入至均衡控制器(5)内;(d)、均衡控制器(5)将步骤(c)得到单体电池的电压与步骤(a)中得到的单体电池的平均电压值Uave相比较;均衡控制器(5)通过变压器Tl、第一均衡开关(SWl)及第二均衡开关(SW2)对电量高的单体电池进行上限均衡、对电量低的单体电池进行下限均衡。
7.根据权利要求6所述动力锂离子电池的主动均衡方法,其特征是:所述步骤(c)对电池模块⑴内的单体电池电量测量时,断开第一均衡开关(SWl)及第二均衡开关(SW2); 均衡控制器(5)先闭合测量开关Sl及测量开关S2,单体电池电压测量模块⑶将单体电池Bl的电压输入到均衡控制器(5)内;然后均衡控制器(5)断开测量开关Si,并闭合第三测量开关S3,单体电池电压测量模块(8)将单体电池B2的电压输入到均衡控制器(5)内, 均衡控制器(¾依次控制电池模块(1)内单体电池两端的测量开关,直至将2η个单体电池的电压值均输入到均衡控制器(5)内;均衡控制器(¾控制相应测量开关的闭合时间为 0. Ims0
8.根据权利要求6所述动力锂离子电池的主动均衡方法,其特征是:所述步骤(d)中均衡控制器(¾对电池模块(1)内单体电池均衡控制时,均衡控制器(¾将单体电池中最大电压值及最小电压值与单体电池的平均电压值Uave相比较,当IUmax-UaveI φ IUfflin-UaveI时, 对所述电压值最大的单体电池进行上限均衡;当Iumax-Uj π IUmin-Uj时,对所述电压值最小的单体电池进行下限均衡;Umax表示电压值最大的单体电池电压,Ullin表示电压值最小的单体电池电压。
9.根据权利要求8所述动力锂离子电池的主动均衡方法,其特征是:当均衡控制器(5) 检测出第Ui为奇数时)个电池单体Bi的单体电池电压Ui与单体电池的平均电压值Uare 相差最大,并满足下限均衡的条件时,则均衡控制器(¾使第一均衡开关(SWl)导通,使电池模块⑴向变压器Tl充电,然后断开第一均衡开关(SWl),闭合相应的测量S”Si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体Bi上;若检测出第i (i为偶数时)电池单体Bi的电压Ui与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足下限均衡的条件时,则均衡控制器 (5)使第二均衡开关(SW2)导通,使电池模块(1)向变压器Tl充电,然后断开第二均衡开关 (SW2),闭合相应的测量开关S” Si+1,变压器Tl储存的能量转移到第i个电池单体Bi上。
10.根据权利要求8所述动力锂离子电池的主动均衡方法,其特征是:当均衡控制器 (5)检测出第i(i为奇数时)个电池单体Bi的单体电池电压Ui与单体电池的平均电压值 Uare相差最大,并满足上限均衡的条件时,则均衡控制器(5)闭合相应的测量开关Si、Si+1,使电池单体&向变压器Tl充电,然后断开测量开关Si、Si+1,闭合第一均衡开关(SW1),变压器 Tl存储的能量转移到电池模块(1)内;当测出第i(i为偶数时)电池单体&的电压^与电池组单体的平均电压值Uare相差最大,并满足上限均衡的条件时,则均衡控制器(5)闭合相应的测量开关S” Si+1,使电池单体Bi向变压器Tl充电,然后断开测量开关S” Si+1,闭合第二均衡开关(SW》,变压器Tl存储的能量转移到电池模块(1)内。
CN2011101011245A 2011-04-21 2011-04-21 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法 Pending CN102170154A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101011245A CN102170154A (zh) 2011-04-21 2011-04-21 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101011245A CN102170154A (zh) 2011-04-21 2011-04-21 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102170154A true CN102170154A (zh) 2011-08-31

Family

ID=44491175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101011245A Pending CN102170154A (zh) 2011-04-21 2011-04-21 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102170154A (zh)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324773A (zh) * 2011-09-26 2012-01-18 上海大学 动力锂离子串联电池组的电量均衡芯片
CN103645444A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 中国科学院电工研究所 基于众数原理的电池一致性在线评价方法及检测电路
CN103812153A (zh) * 2012-11-12 2014-05-21 芜湖宏宇汽车电子有限责任公司 新能源汽车用主动平衡式bms控制模块及其控制方法
CN103997073A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 飞思卡尔半导体公司 大电池组中电压均衡的电路和方法
CN104410133A (zh) * 2014-12-19 2015-03-11 山东大学 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法
CN104578309A (zh) * 2015-01-22 2015-04-29 山东大学 一种无电池单体电压传感器的自动均衡控制方法
CN104852421A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 硅工厂股份有限公司 平衡装置和方法
CN104967172A (zh) * 2015-07-07 2015-10-07 厦门乾芯能源科技有限公司 电池组主动均衡控制系统
CN105896656A (zh) * 2016-04-18 2016-08-24 安徽锐能科技有限公司 双向均衡电路
CN106100078A (zh) * 2016-08-30 2016-11-09 山东得普达电机股份有限公司 一种无损均衡控制装置及控制方法
CN106253417A (zh) * 2016-10-18 2016-12-21 江苏联通动力电池驱动系统有限公司 一种双回路冗余主动均衡电池管理系统及其控制方法
CN106786944A (zh) * 2016-12-31 2017-05-31 华为技术有限公司 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
CN107482699A (zh) * 2016-06-16 2017-12-15 宝沃汽车(中国)有限公司 电池管理方法、电池管理系统、动力电池系统及车辆
CN107872077A (zh) * 2016-09-28 2018-04-03 上海萨能电子科技有限公司 一种适用于可充放电电池组的能量调节装置
CN111098759A (zh) * 2020-02-12 2020-05-05 杭州电子科技大学 一种与直流充电桩协同充电的电动车电池均衡设备
WO2020107471A1 (zh) * 2018-11-30 2020-06-04 深圳市大疆创新科技有限公司 主动均衡控制电路、方法、设备、电池、物体和存储介质
CN113466721A (zh) * 2021-08-31 2021-10-01 蜂巢能源科技有限公司 锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1047172A2 (en) * 1999-04-21 2000-10-25 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Energy transfer unit, charge unit, and power supply unit
JP2007014111A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電素子の電圧均等化装置
JP2007274837A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Hisanori Terajima 蓄電容量偏差軽減システム
CN201243068Y (zh) * 2008-04-30 2009-05-20 王玉石 串联蓄电池组在线均衡修复充电器装置
CN101740827A (zh) * 2009-12-25 2010-06-16 奇瑞汽车股份有限公司 一种锂离子动力电池的主动均衡系统及其均衡方法
CN202111481U (zh) * 2011-04-21 2012-01-11 无锡市凌翔电气驱动技术有限公司 一种动力锂离子电池的主动均衡系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1047172A2 (en) * 1999-04-21 2000-10-25 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Energy transfer unit, charge unit, and power supply unit
JP2007014111A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電素子の電圧均等化装置
JP2007274837A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Hisanori Terajima 蓄電容量偏差軽減システム
CN201243068Y (zh) * 2008-04-30 2009-05-20 王玉石 串联蓄电池组在线均衡修复充电器装置
CN101740827A (zh) * 2009-12-25 2010-06-16 奇瑞汽车股份有限公司 一种锂离子动力电池的主动均衡系统及其均衡方法
CN202111481U (zh) * 2011-04-21 2012-01-11 无锡市凌翔电气驱动技术有限公司 一种动力锂离子电池的主动均衡系统

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324773A (zh) * 2011-09-26 2012-01-18 上海大学 动力锂离子串联电池组的电量均衡芯片
CN103812153A (zh) * 2012-11-12 2014-05-21 芜湖宏宇汽车电子有限责任公司 新能源汽车用主动平衡式bms控制模块及其控制方法
CN103812153B (zh) * 2012-11-12 2018-05-18 芜湖宏宇汽车电子有限责任公司 新能源汽车用主动平衡式bms控制模块及其控制方法
CN103997073B (zh) * 2013-02-19 2018-04-06 恩智浦美国有限公司 大电池组中电压均衡的电路和方法
CN103997073A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 飞思卡尔半导体公司 大电池组中电压均衡的电路和方法
CN103645444A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 中国科学院电工研究所 基于众数原理的电池一致性在线评价方法及检测电路
CN104852421A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 硅工厂股份有限公司 平衡装置和方法
CN104852421B (zh) * 2014-02-18 2021-05-14 硅工厂股份有限公司 平衡装置和方法
CN104410133A (zh) * 2014-12-19 2015-03-11 山东大学 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法
CN104578309B (zh) * 2015-01-22 2016-08-31 山东大学 一种无电池单体电压传感器的自动均衡控制方法
CN104578309A (zh) * 2015-01-22 2015-04-29 山东大学 一种无电池单体电压传感器的自动均衡控制方法
CN104967172A (zh) * 2015-07-07 2015-10-07 厦门乾芯能源科技有限公司 电池组主动均衡控制系统
CN105896656A (zh) * 2016-04-18 2016-08-24 安徽锐能科技有限公司 双向均衡电路
CN107482699B (zh) * 2016-06-16 2019-09-20 宝沃汽车(中国)有限公司 电池管理方法、电池管理系统、动力电池系统及车辆
CN107482699A (zh) * 2016-06-16 2017-12-15 宝沃汽车(中国)有限公司 电池管理方法、电池管理系统、动力电池系统及车辆
CN106100078B (zh) * 2016-08-30 2019-04-19 山东得普达电机股份有限公司 一种无损均衡控制装置及控制方法
CN106100078A (zh) * 2016-08-30 2016-11-09 山东得普达电机股份有限公司 一种无损均衡控制装置及控制方法
CN107872077A (zh) * 2016-09-28 2018-04-03 上海萨能电子科技有限公司 一种适用于可充放电电池组的能量调节装置
CN106253417A (zh) * 2016-10-18 2016-12-21 江苏联通动力电池驱动系统有限公司 一种双回路冗余主动均衡电池管理系统及其控制方法
CN106786944A (zh) * 2016-12-31 2017-05-31 华为技术有限公司 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
CN106786944B (zh) * 2016-12-31 2020-12-18 华为技术有限公司 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
US11041911B2 (en) 2016-12-31 2021-06-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Sampling circuit, equalization circuit, and system for single cell in series battery pack
WO2020107471A1 (zh) * 2018-11-30 2020-06-04 深圳市大疆创新科技有限公司 主动均衡控制电路、方法、设备、电池、物体和存储介质
CN111098759A (zh) * 2020-02-12 2020-05-05 杭州电子科技大学 一种与直流充电桩协同充电的电动车电池均衡设备
CN113466721A (zh) * 2021-08-31 2021-10-01 蜂巢能源科技有限公司 锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102170154A (zh) 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法
CN104935045B (zh) 一种采用镍系二次电池的储能系统的电池组均衡方法
CN103236732B (zh) 动力锂离子电池组的主动均衡系统及均衡方法
CN104734236B (zh) 电池组充放电装置及方法
CN102005794B (zh) 一种电池组充电管理系统的管理方法
CN201478865U (zh) 一种改进的充电均衡电路
CN202111481U (zh) 一种动力锂离子电池的主动均衡系统
KR20120077482A (ko) 배터리 모듈의 균등 충전장치
RU2704116C1 (ru) Способ зарядки литий-ионных аккумуляторных батарей из n последовательно соединенных аккумуляторов с подключенными к ним через коммутаторы балансировочными резисторами
CN102324773A (zh) 动力锂离子串联电池组的电量均衡芯片
CN201860135U (zh) 一种均衡充电的电池组充电装置
CN205407296U (zh) 一种电池组互补均衡电路
CN201854071U (zh) 一种电池组充电管理系统
CN202309118U (zh) 变压器扫描链式蓄电池组均衡电路
CN204651429U (zh) 蓄电池串联充/放电装置
CN203326628U (zh) 电池智能管理系统
TW201818631A (zh) 電池組主動式平衡系統
CN202178596U (zh) 动力电池组气压控制充电式电量均衡系统
TWI548179B (zh) 主動式放電平衡增程裝置及其控制方法
CN202142882U (zh) 一种带放电功能的动力电池充电器
CN102270871B (zh) 动力电池组气压控制充电式电量均衡系统
CN204258377U (zh) 一种锂电池组智能平衡恢复充电器
CN101958566A (zh) 一种均衡充电的电池组充电装置
CN104283276A (zh) 一种新型锂电池组保护板
CN211701533U (zh) 一种多节串联电池组用充电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110831