CN102231550B - 一种动力电池主动均衡充放电系统及实现方法 - Google Patents

一种动力电池主动均衡充放电系统及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池主动均衡充放电系统,包括如下部分,第一部分,组建电池组均衡充放电系统的硬件架构;第二部分,实施电池组内均衡充放电的方法;第三部分,所述方法实现过程为判断电池组状态,准备进行充放电;控制电池组中单体电池的充放电,实现组内均衡;第四部分,退出充放电模式,存储电池组的充放电数据,并通过显示器显示。可用于纯电动车或混合动力电动车动力电池充电及放电,传统的主动均衡技术存在均衡效果差、对电容、电感或DC/DC转换器要求较高,控制复杂等缺点,且难以同时兼顾充电和放电两个过程。本发明充放电几乎不损耗任何能量且均衡速度快,电池成组工艺简单,可靠性高。

Description

-种动力电池主动均衡充放电系统及实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及新能源汽车电池管理领域,具体说是一种可用于纯电动车及混合动力 车动力电池的大电流充放电的动力电池主动均衡充放电系统及实现方法。
背景技术
[0002] 由于单体电池的工作电压一般在2. 5〜4. 2V左右,不同材料的电池有所不同,在 汽车动力电池应用中需要将几十块到一二百块单体电池串联起来,以提高工作电压。但由 于电池生产工艺的限制,单体电池间存在容量、电压、内阻等不一致,在实际使用中,这种差 异会严重影响电池的使用寿命,进而影响到整车的续驶里程,提高整车运营的成本。因此对 电池的均衡技术是电动汽车能否实现产业化的关键之一。
[0003] 现有的电池均衡技术,可分为被动均衡和主动均衡。被动均衡主要是,在当某个单 体电池电压过高时,在其上加一旁路电阻,放掉多余的能量,使整体电压达到平衡,这种方 法属于完全的能量损耗型,且由于旁路电阻产生的热量,不可能应用于大容量的电池。主动 均衡是当某个单体电池电压过高时将其能量通过转换电路转移到其它电压较低的单体电 池之上,目前较为普遍的主动均衡方法有电感和电容两种电量转移方式,电感转移能量的 方式只能在相邻电池间进行,局限性较大,电容转移的方式由于受电容容量及电压差的限 制,效率也不高。另外,不管是采取上述何种主动均衡方式,针对不同电池其效果差别较大, 校正、控制等算法复杂且对于出现个别单体电池断路失效无能为力。
发明内容
[0004] 为了解决现有技术中的问题,本发明的目的提出了一种动力电池主动均衡充放电 系统及实现方法,既可以简单可靠的实现动力电池组内单体电池间的均衡又可以解决个别 单体电池出现断路失效所带来的问题。
[0005] 为实现上述目的本发明采用的技术方案是:
[0006] -种动力电池主动均衡充放电系统,包括如下部分,
[0007] 第一部分,组建电池组均衡充放电系统的硬件架构;
[0008] 第二部分,实施电池组内均衡充放电的方法;
[0009] 第三部分,所述方法实现过程为判断电池组状态,准备进行充放电;控制电池组中 单体电池的充放电,实现组内均衡;
[0010] 第四部分,退出充放电模式,存储电池组的充放电数据,并通过显示器显示。
[0011] 本动力电池主动均衡充放电系统硬件包括主控单元和数个电池管理单元;所述主 控单元通过CAN总线与电池管理单元通信连接;所述主控单元通过电池管理单元接有的传 感器采集电池组的电压、温度、电流;采集绝缘电阻状态及控制冷却风机;所述主控单元通 过电池管理单元对电池组充放电次数记录、电池组S0C的估测、电池故障分析和报警;所述 主控单元与其他具有总线接口的车载设备如:整车控制器、电机控制器、仪表、空调通信,提 供电池组数据;所述主控单元与车载显示设备通信连接,显示电池组数据;所述主控单元 与充电机通信连接,实现充电过程和放电过程中各单体电池的均衡。
[0012] 所述充放电系统主要包括电池管理单元、电池组、均衡电池、冷却风扇、CAN总线接 口及低压电源接口、限流保护电阻。
[0013] 所述均衡电池一端与低压电源接口模块连接,另一端与电池管理单元连接,实现 电池组的充放电均衡;
[0014] 所述低压电源接口模块通过均衡电池,实现电池组的组内均衡;
[0015] 所述电池管理单元通过CAN总线接口与主控单元通信连接,实现对电池组的统一 管理;
[0016] 所述电池管理单元与电池组连接,负责对电池组S0C值、电压、电流、温度参数的 检测,根据主控单元指令均衡控制电池组的电压、电流,同时根据电池组温度控制冷却风扇 工作;
[0017] 所述串联电池组正端与一电池组的负端连接,其负端与另一电池组的正端连接;
[0018] 所述限流保护电阻与电池管理单元连接,当需做限流处理时,将限流保护电阻串 连接入电池供电主回路,实现限流;
[0019] 所述串联电池组,根据12V、24V、36V、48V规格串接不同数量的单体电池,为系统 提供动力电源。
[0020] 所述系统电池组的充放电流程为:
[0021] 首先系统上电初始化,进入充电状态;
[0022] 判断是否充电,若为否,则进入放电处理;
[0023] 若为是,则继电器导通,接通高电压值的电池;
[0024] 判断是否有新电池电压超过设定阈值,若为否,则返回电压阈值判断;
[0025] 若为是,则将新电池加入切换队列;
[0026] 判断是否为全部电池加入队列,若为否,则返回电压阈值判断;
[0027] 若为是,则判断是否需要组内均衡,若为否,则返回电压阈值判断;
[0028] 若为是,则进行组内均衡,
[0029] 最后,判断是否停止充电,若为否,则返回判断是否需要组内均衡;
[0030] 若为是,则退出充电。
[0031] 所述电池组内均衡方案为:
[0032] 假定所述多个串接单体电池的数量为N,在电池分组时采用N+1个单体电池连接 而成,所述N+1个单体电池中有N个电池串行连接,构成整组电池的主体,为外部供电,第 N+1个电池在任一时刻至多与其余N个电池中的一个并行连接。
[0033] 在电池管理单元的控制下,根据各单体电池的电压、内阻等参数调整其连接方式, 第N+1个单体电池依次与其余的N个电池中的一个至N个电池并联,将电量大的电池中的 电量转移至电量小的电池中,实现组内各单体电池的均衡。
[0034] 所述电池管理单元可根据实时采集的N+1个单体电池的状态及整组电池的状态 控制相应M0S管的导通与关断,进而控制第N+1个单体电池与其余N个单体电池的连接方 式。
[0035] 所述温度检测及过流保护对N+1个单体电池均有效,并对第N+1个单体电池的充 放电电流具有双向保护及限制的功能。
[0036] -种动力电池主动均衡充放电的方法,所述电池主动均衡充放电包括如下步骤:
[0037] 步骤一、电池管理单元按照N块单体电池的容量大小,进行N块单体电池排序,依 次为1、2……N;步骤二、判断整组电池中当单体电池处于电量低状态时,开始充电;当单体 电池处于电量高状态时,进入放电;所述电池管理单元首先在N个串接的单体电池中找到 容量最小的单体电池设为N,并将第N+1块单体电池并联接在容量最小的单体电池 N上;步 骤三、电池管理单元实时检测单体电池的充放电状态,当第N+1块单体电池的电压与第N-1 块单体电池的电压差值达到预先设置的阈值后,电池管理单元将第N+1块单体电池并联接 在第N-1块单体电池上,电池管理单元将N+1块单体电池,在N块和第N-1块单体电池间进 行循环切换;步骤四、当电池管理单元检测到第N+1块单体电池与第N-2块单体电池间电压 达到预先设置的阈值后,电池管理单元将N+1块单体电池,在第N、N-1、N-2单体电池间切 换;步骤五、电池管理单元继续检测剩余单体电池,并重复步骤四,直至第N+1块单体电池 在全部N块单体电池间进行切换;步骤六、第N+1块单体电池在充放电过程中,在其余N块 单体电池间往复切换,当检测到第N+1块单体电池电量达到预先设置的阈值后停止与第1 单体电池的并联,在第2到第N块单体电池间进行切换;步骤七、重复步骤六的将逐渐减少 并联联接的单体电池数量,直至最后并联联接一块单体电池,所述充放电过程结束。
[0038] 在充电过程中意外终止充电后,电池管理单元会根据充电过程重新计算各单体电 池的电量并进行存储;在放电过程提前结束进入充电状态时,电池管理单元会根据放电过 程重新计算各单体电池的电量并进行存储。
[0039] 当电池放电过程未完全结束即开始充电或充电过程未完全结束即进入放电过程 时,电池管理单元可根据整组电池电量,计算出起始均衡单体电池的数量,开始在这些单体 电池中进行均衡。
[0040] 当电池管理单元检测到某一单体出现电池开路失效时,均衡过程只在得到整车控 制单元发出的断电指令后进行,在正常工作时,第N+1块单体电池始终并接在失效电池上; 在电池组自放电过程中,均衡切换的频率降低至正常切换频率的1/10。
[0041] 发明优点:
[0042] 1、本发明通过主控单元控制相应M0S管对电池进行主动均衡充放电,整个过程几 乎不损耗任何能量且均衡速度快。
[0043] 2、本发明电池组工艺简单,可靠性高。
[0044] 3、本发明通过车辆主控单元采用合理的控制策略,达到有效且高效使用电池的目 的。
附图说明
[0045] 图1是本发明的电池管理系统架构示意图。
[0046] 图2是本发明电池组组成示意图。
[0047] 图3是本发明组内均衡电路示意图。
[0048] 图4是本发明电池管理单元硬件示意图。
[0049] 图5是本发明充电均衡流程图。
具体实施方式
[0050] 参照附图图1-图5所示,对本发明的一个具体实施方案进行详细的描述。
[0051] -种动力电池主动均衡充放电系统,包括如下部分,
[0052] 第一部分,组建电池组均衡充放电系统的硬件架构;
[0053] 第二部分,实施电池组内均衡充放电的方法;
[0054] 第三部分,所述方法实现过程为判断电池组状态,准备进行充放电;控制电池组中 单体电池的充放电,实现组内均衡;
[0055] 第四部分,退出充放电模式,存储电池组的充放电数据,并通过显示器显示。
[0056] 本动力电池主动均衡充放电系统硬件包括主控单元和数个电池管理单元;所述主 控单元通过CAN总线与电池管理单元通信连接;所述主控单元通过电池管理单元接有的传 感器采集电池组的电压、温度、电流;采集绝缘电阻状态及控制冷却风机;所述主控单元通 过电池管理单元对电池组充放电次数记录、电池组S0C的估测、电池故障分析和报警;所述 主控单元与其他具有总线接口的车载设备如:整车控制器、电机控制器、仪表、空调等通信, 提供电池组数据;所述主控单元与车载显示设备通信连接,显示电池组数据;所述主控单 元与充电机通信连接,实现充电过程和放电过程中各单体电池的均衡。
[0057] 所述充放电系统主要包括电池管理单元2、电池组、均衡电池12、冷却风扇9、CAN 总线接口 1及低压电源接口模块、限流保护电阻5。
[0058] 所述均衡电池 12 -端与低压电源接口模块连接,另一端与电池管理单元连接,实 现电池组的充放电均衡;
[0059] 所述低压电源接口模块通过均衡电池,实现电池组的组内均衡;
[0060] 所述电池管理单元通过CAN总线接口 1与主控单元通信连接,实现对电池组的统 一管理;
[0061] 所述电池管理单元2与电池组连接,负责对电池组SOC (state of charge荷电状 态)值、电压、电流、温度参数的检测,根据主控单元指令均衡控制电池组的电压、电流,同时 根据电池组温度控制冷却风扇工作;
[0062] 所述串联电池组正端3与一电池组的负端4连接,其负端4与另一电池组的正端 连接;
[0063] 所述限流保护电阻5与电池管理单元连接,当需做限流处理时,将限流保护电阻5 串连接入电池供电主回路,实现限流;
[0064] 当系统出现短路或严重过流故障时,熔断器6熔断,保护电池。另外,还可通过人 工切断装置切断电池组。
[0065] 所述串联电池组7,根据12V、24V、36V、48V规格串接不同数量的单体电池,为系统 提供动力电源。
[0066] 所述电池组外设有箱体8,于箱体内侧壁上设有冷却风扇9 ;所述箱体外部设有冷 却风扇的控制接口 10、11。
[0067] 所述系统电池组的充放电流程为:
[0068] 首先系统上电初始化,进入充电状态;
[0069] 判断是否充电,若为否,则进入放电处理;
[0070] 若为是,则继电器导通,接通高电压值的电池;
[0071] 判断是否有新电池电压超过设定阈值,若为否,则返回电压阈值判断;
[0072] 若为是,则将新电池加入切换队列;
[0073] 判断是否为全部电池加入队列,若为否,则返回电压阈值判断;
[0074] 若为是,则判断是否需要组内均衡,若为否,则返回电压阈值判断;
[0075] 若为是,则进行组内均衡,
[0076] 最后,判断是否停止充电,若为否,则返回判断是否需要组内均衡;
[0077] 若为是,则退出充电。
[0078] 所述电池组内均衡方案为:
[0079] 假定所述多个串接单体电池的数量为N,在电池分组时采用N+1个单体电池连接 而成,所述N+1个单体电池中有N个电池串行连接,构成整组电池的主体,为外部供电,第 N+1个电池在任一时刻至多与其余N个电池中的一个并行连接。
[0080] 在电池管理单元的控制下,根据各单体电池的电压、内阻等参数调整其连接方式, 第N+1个单体电池依次与其余的N个电池中的一个至N个电池并联,将电量大的电池中的 电量转移至电量小的电池中,实现组内各单体电池的均衡。
[0081] 所述电池管理单元可根据实时采集的N+1个单体电池的状态及整组电池的状态 控制相应M0S管的导通与关断,进而控制第N+1个单体电池与其余N个单体电池的连接方 式。
[0082] 所述温度检测及过流保护对N+1个单体电池均有效,并对第N+1个单体电池的充 放电电流具有双向保护及限制的功能。
[0083] 一种动力电池主动均衡充放电的方法,所述电池主动均衡充放电包括如下步骤:
[0084] 步骤一、电池管理单元按照N块单体电池的容量大小,进行N块单体电池排序,依 次为1、2……N;步骤二、判断整组电池中当单体电池处于电量低状态时,开始充电;当单体 电池处于电量高状态时,进入放电;所述电池管理单元首先在N个串接的单体电池中找到 容量最小的单体电池设为N,并将第N+1块单体电池并联接在容量最小的单体电池 N上;步 骤三、电池管理单元实时检测单体电池的充放电状态,当第N+1块单体电池的电压与第N-1 块单体电池的电压差值达到预先设置的阈值后,电池管理单元将第N+1块单体电池并联接 在第N-1块单体电池上,电池管理单元将N+1块单体电池,在N块和第N-1块单体电池间进 行循环切换;步骤四、当电池管理单元检测到第N+1块单体电池与第N-2块单体电池间电压 达到预先设置的阈值后,电池管理单元将N+1块单体电池,在第N、N-1、N-2单体电池间切 换;步骤五、电池管理单元继续检测剩余单体电池,并重复步骤四,直至第N+1块单体电池 在全部N块单体电池间进行切换;步骤六、第N+1块单体电池在充放电过程中,在其余N块 单体电池间往复切换,当检测到第N+1块单体电池电量达到预先设置的阈值后停止与第1 单体电池的并联,在第2到第N块单体电池间进行切换;步骤七、重复步骤六的将逐渐减少 并联联接的单体电池数量,直至最后并联联接一块单体电池,所述充放电过程结束。
[0085] 在充电过程中意外终止充电后,电池管理单元会根据充电过程重新计算各单体电 池的电量并进行存储;在放电过程提前结束进入充电状态时,电池管理单元会根据放电过 程重新计算各单体电池的电量并进行存储。
[0086] 当电池放电过程未完全结束即开始充电或充电过程未完全结束即进入放电过程 时,电池管理单元可根据整组电池电量,计算出起始均衡单体电池的数量,开始在这些单体 电池中进行均衡。
[0087] 当电池管理单元检测到某一单体出现电池开路失效时,均衡过程只在得到整车控 制单元发出的断电指令后进行,在正常工作时,第N+1块单体电池始终并接在失效电池上; 在电池组自放电过程中,均衡切换的频率降低至正常切换频率的1/10。
[0088] 如图1所示,本动力电池主动均衡充放电系统,采用CAN总线作为通信方式,由于 电动车电磁方面的特点,全部通信接口均采用光电隔离。参照SAE J1939制定有关通信协 议。
[0089] 如图3所示,在电池电量低时开始充电,首先由主控单元MCU控制双刀双掷继电 器,使动触点与常开触点闭合。正常情况下,由于在放电过程中的均衡,各单体电池电压基 本一致,根据存储器中记录的S0C值确定S0C值最小的电池,假定图中BAT1为容量最小的 电池,使HN1、LN0导通,此时均衡电池 BATBAL通过继电器、HN1、LN0与BAT 1并联,BAT 1-BAT6 仍未串联模式充电。由于BAT1与BATBAL并联后,其容量增加,大于BAT2-BAT6的任一电 池容量,在充电过程中,其电压上升速度小于其他电池,当检测到其他电池中有超过BATBAL 电池电压0. IV时,断开HN1、LN0,接通另一电池,然后每间隔10秒在这一电池和BAT1之 间进行切换,继续检测其他电池电压,并按照上述规则进行切换,直至充电结束。在电池开 始放电时,首先由主控单元MCU控制双刀双掷继电器,使动触点与常闭触点闭合。正常情 况下,由于在充电过程中的均衡,各单体电池电压基本一致,根据存储器中记录的S0C值确 定S0C值最小的电池,假定图中BAT1为容量最小的电池,使HN1、LN0导通,此时均衡电池 BATBAL通过继电器、HN1、LN0与BAT1并联,BAT1-BAT6仍未串联模式放电。由于BAT1与 BATBAL并联后,其容量增加,大于BAT2-BAT6的任一电池容量,在放电过程中,其电压下降 速度小于其他电池,当检测到其他电池中有低于BATBAL电池电压0. IV时,断开HN1、LN0,接 通另一电池,然后每间隔10秒在这一电池和BAT1之间进行切换,继续检测其他电池电压, 并按照上述规则进行切换,直至放电结束。
[0090] 在上述过程中当检测到单体电池电压与均衡电池电压差值大于0. 3V,启动PWM限 流均衡以保护电池,当检测到各单体电池之间存在电压差值时,均衡过程由单体电池电压 最低和单体电池电压最高的单体电池之间开始,直至各电池电压达到一致,再按上述均衡 方法进行均衡。当有某一单体电池出现开路故障时,将均衡电池始终并于该故障电池上,根 据充电指示状态确定继电器位置,并向主控单元发出告警信息。
[0091] 如图4所示为本发明电池管理单元硬件示意图,主控单元MCU采用PHILIPS的汽 车级32位芯片LPC2119,5V和3. 3V电源分别采用LM2596-5、LM2596-3. 3,由车内24V供 电,设计电流为1.5A。该主控单元MCU内部集成频率补偿和固定频率发生器,开关频率为 150KHZ,与低频开关调节器相比较,可以使用更小规格的滤波元件。在特定的输入电压和输 出负载的条件下,输出电压的误差可以保证在±4%的范围内,振荡频率误差在± 15%的范 围内;可以用仅8(^八的待机电流,实现外部断电;1.8¥电源采用1111117-1.8线性电源, 供电为LM2596-3. 3的3. 3V输出,设计电流500mA。看门狗及电源监控采用CAT1832微处 理器监控器,在电源供电失效后重新启动微处理器,并使手动/按键微处理器复位开关去 抖。存储单元只使用铁电存储器,风扇控制电路只控制风扇起停,不调速,电池管理单元采 用ATA6871作为硬件强制保护,每个电池管理板可管理6-24个单体电池,系统可配置成管 理6、12、18、24块单体电池的模式,并实现充放电均衡。
[0092] 如图5所示的充电过程的处理逻辑,进一步阐述本技术在充电过程中实现主动均 衡的一个处理逻辑。在系统上电初始化时首先将所有MOS管关断,正常运行时定时通过CAN 总线信息及BMS与充电机的接口电路判断系统是否处于充电状态,在由放电状态到充电状 态切换前也需将M0S管关断,再将继电器置于充电侧。然后将均衡电池并联在电压最高的 单体电池上,如各单体电池电压相同,则通过检索系统中保存的最小容量电池编号,将均衡 电池并联在该电池上,在充电过程中,电量较小的电池升压较快,当均衡电池与电量较小的 电压达到一定差值,均衡电池开始在电量较小的电池间切换,直至全部电池加入切换的队 列。根据由主控板传来的数据,判断是否需进行组间电池的均衡,如需进行组内均衡则启动 组建均衡的控制电路,通过均衡电池实现组内均衡。当电池充满后,通知主控单元电量已满 并请求退出充电状态。
[0093] 本动力电池主动均衡充放电系统采用电池管理单元,所述电池管理单元对电动汽 车整车的安全运行、整车控制策略选择、充电模式的选择以及运营成本都有很大的影响。无 论在车辆运行过程中还是在充电过程中,电池管理单元都要完成电池状态的实时监控和均 衡,并通过总线的方式告知车辆主控单元或充电机,以便采用合理的控制策略,达到有效且 高效使用电池的目的。

Claims (8)

1. 一种动力电池主动均衡充放电系统,其特征在于:包括如下部分, 第一部分,组建电池组均衡充放电系统的硬件架构; 第二部分,实施电池组内均衡充放电的方法; 第三部分,所述方法实现过程为判断电池组状态,准备进行充放电;控制电池组中单体 电池的充放电,实现组内均衡; 第四部分,退出充放电模式,存储电池组的充放电数据,并通过显示器显示; 所述电池组内均衡方案为: 假定多个串接单体电池的数量为N,在电池分组时采用N+1个单体电池连接而成,所述 N+1个单体电池中有N个电池串行连接,构成整组电池的主体,为外部供电,第N+1个电池在 任一时刻至多与其余N个电池中的一个并行连接; 在电池管理单元的控制下,根据各单体电池的电压、内阻参数调整其连接方式,第N+1 个单体电池依次与其余的N个电池中的一个至N个电池并联,将电量大的电池中的电量转 移至电量小的电池中,实现组内各单体电池的均衡; 本动力电池主动均衡充放电系统硬件包括主控单元和数个电池管理单元; 所述主控单元通过CAN总线与电池管理单元通信连接; 所述主控单元通过电池管理单元接有的传感器采集电池组的电压、温度、电流; 采集绝缘电阻状态及控制冷却风机; 所述主控单元通过电池管理单元对电池组充放电次数记录、电池组SOC的估测、电池 故障分析和报警; 所述主控单元与整车控制器、电机控制器、仪表、空调通信,提供电池组数据; 所述主控单元与车载显示设备通信连接,显示电池组数据; 所述主控单元与充电机通信连接,实现充电过程和放电过程中各单体电池的均衡。
2. 根据权利要求1所述的动力电池主动均衡充放电系统,其特征在于: 所述充放电系统主要包括电池管理单元、电池组、均衡电池、冷却风扇、CAN总线接口及 低压电源接口、限流保护电阻; 均衡电池一端与低压电源接口模块连接,另一端与电池管理单元连接,实现电池组的 充放电均衡; 低压电源接口模块通过均衡电池,实现电池组的组内均衡; 所述电池管理单元通过CAN总线接口(1)与主控单元通信连接,实现对电池组的统一 管理; 所述电池管理单元(2)与电池组连接,负责对电池组SOC值、电压、电流、温度参数的检 测,根据主控单元指令均衡控制电池组的电压、电流,同时根据电池组温度控制冷却风扇工 作; 串联电池组正端与一电池组的负端连接,其负端与另一电池组的正端连接; 限流保护电阻与电池管理单元连接,当需做限流处理时,将限流保护电阻串连接入电 池供电主回路,实现限流; 串联电池组,根据12V、24V、36V、48V规格串接不同数量的单体电池,为系统提供动力 电源。
3. 根据权利要求1所述的动力电池主动均衡充放电系统,其特征在于:所述系统电池 组的充放电流程为: 首先系统上电初始化,进入充电状态; 判断是否充电,若为否,则进入放电处理; 若为是,则继电器导通,接通高电压值的电池; 判断是否有新电池电压超过设定阈值,若为否,则返回电压阈值判断; 若为是,则将新电池加入切换队列; 判断是否为全部电池加入队列,若为否,则返回电压阈值判断; 若为是,则判断是否需要组内均衡,若为否,则返回电压阈值判断; 若为是,则进行组内均衡, 最后,判断是否停止充电,若为否,则返回判断是否需要组内均衡; 若为是,则退出充电。
4. 根据权利要求1所述的动力电池主动均衡充放电系统,其特征在于: 电池管理单元可根据实时采集的N+1个单体电池的状态及整组电池的状态控制相应 MOS管的导通与关断,进而控制第N+1个单体电池与其余N个单体电池的连接方式; 温度检测及过流保护对N+1个单体电池均有效,并对第N+1个单体电池的充放电电流 具有双向保护及限制的功能。
5. -种动力电池主动均衡充放电的方法,其特征在于:所述电池主动均衡充放电包括 如下步骤: 步骤一、电池管理单元按照N块单体电池的容量大小,进行N块单体电池排序,依次为 1、2......N ; 步骤二、判断整组电池中当单体电池处于电量低状态时,开始充电;当单体电池处于电 量高状态时,进入放电;所述电池管理单元首先在N个串接的单体电池中找到容量最小的 单体电池设为N,并将第N+1块单体电池并联接在容量最小的单体电池 N上; 步骤三、电池管理单元实时检测单体电池的充放电状态,当第N+1块单体电池的电压 与第N-1块单体电池的电压差值达到预先设置的阈值后,电池管理单元将第N+1块单体电 池并联接在第N-1块单体电池上,电池管理单元将N+1块单体电池,在N块和第N-1块单体 电池间进行循环切换; 步骤四、当电池管理单元检测到第N+1块单体电池与第N-2块单体电池间电压达到预 先设置的阈值后,电池管理单元将N+1块单体电池,在第Ν、Ν-1、Ν-2单体电池间切换; 步骤五、电池管理单元继续检测剩余单体电池,并重复步骤四,直至第N+1块单体电池 在全部N块单体电池间进行切换; 步骤六、第N+1块单体电池在充放电过程中,在其余N块单体电池间往复切换,当检测 到第N+1块单体电池电量达到预先设置的阈值后停止与第1单体电池的并联,在第2到第 N块单体电池间进行切换; 步骤七、重复步骤六的将逐渐减少并联联接的单体电池数量,直至最后并联联接一块 单体电池,所述充放电过程结束。
6. 根据权利要求5所述的一种动力电池主动均衡充放电方法,其特征在于:在充电过 程中意外终止充电后,电池管理单元会根据充电过程重新计算各单体电池的电量并进行存 储; 在放电过程提前结束进入充电状态时,电池管理单元会根据放电过程重新计算各单体 电池的电量并进行存储。
7. 根据权利要求5所述的一种动力电池主动均衡充放电方法,其特征在于:当电池放 电过程未完全结束即开始充电或充电过程未完全结束即进入放电过程时,电池管理单元可 根据整组电池电量,计算出起始均衡单体电池的数量,开始在这些单体电池中进行均衡。
8. 根据权利要求5所述的一种动力电池主动均衡充放电方法,其特征在于:当电池管 理单元检测到某一单体出现电池开路失效时,均衡过程只在得到整车控制单元发出的断电 指令后进行,在正常工作时,第N+1块单体电池始终并接在失效电池上; 在电池组自放电过程中,均衡切换的频率降低至正常切换频率的1/10。
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