CN102709964A - 一种动力电池组的均衡维护装置 - Google Patents

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罗治军
李智辉
张向炜
张新昌
赵成功
张东江
于文斌
陈天锦
董新生
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Abstract

本发明涉及一种动力电池组的均衡维护装置，包括用于与动力电池组中各单体电池一一对应的充电器，每个充电器的充电输出通过一个对应的可控开关连接对应的单体电池，所述各充电器与可控开关受控连接于一个控制模块，该控制模块设有用于与动力电池组的BMS通讯连接的通讯单元。由于利用了动力电池组的BMS，直接从BMS获取各单体电池的电压，省去了现有均衡维护装置中的电压测量模块，大大简化了均衡维护装置的结构。

Description

一种动力电池组的均衡维护装置
技术领域
本发明涉及新能源动力电池领域，是一种动力电池组的均衡维护装置。
背景技术
动力电池组是由2个或更多单体电池串联构成的，通常，动力电池组还包括动力电池管理系统，即BMS，BMS用来测量并收集各单体电池的电压、温度等各种状态信息。
电池组电压等于单个电池电压之和。带上负载之后，负载的电流是由串联的电池共同提供。如果对电池进行充电，充电器需要向串联的电池组提供充电电流。在这两种情况下，所有电池的放电和充电电流是相同的。在整个生命周期内，电池将要进行数百次甚至数千次的充放电。此时，各单体电池的性能将会不一致，有些电池会变得与其他电池有些失配。如果这种现象没有得到改善，一个或多个电池可能会欠充电或过充电，这两种现象都会导致整组电池的容量下降，严重影响使用。改善这种状况的方法被称电池维护，动力锂电池维护的最常见最有效的方法就是电池均衡。均衡是强制所有电池具有相同电压的过程。
现有技术中，一般是采用无源均衡，均衡电路使用均衡总线，该总线的电压等于所有电池的平均电压。超过均衡总线电压的电池通过均衡电路对低于均衡总线电压的电池充电。其本质是通过双向DC/DC变换器，将电压较高的电池的能量转移到电压较低的电池，达到电池电压均衡。电池组充电过程中，各落后电池单体电池的电压升的较快，充电结束后，落后电池单体电池的电压比其它正常单体电池的高，如果用以上技术均衡电池，则该单体电池的能量将转移到其它电池，其实质是将容量小的电池的能量转移到能量大的电池，也就造成电池组的容量下降。
现有技术中，有采用有源均衡的，即对单体电压高的单体通过负载放电，对单体电压低的通过外部电源充电，但这方法没有利用电池管理系统（BMS）资源，方案较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池组的均衡维护装置，用以解决现有均衡维护装置结构复杂的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种动力电池组的均衡维护装置，包括用于与动力电池组中各单体电池一一对应的充电器，每个充电器的充电输出通过一个对应的可控开关连接对应的单体电池，所述各充电器与可控开关受控连接于一个控制模块，该控制模块设有用于与动力电池组的BMS通讯连接的通讯单元；控制模块通过动力电池组的BMS获取每只单体电池的电压信息，以进行均衡控制：控制模块比较最高单体电压与最低单体电压，当最高单体电压与最低单体电压超过设定值时，进行均衡，控制模块控制充电器与可控开关为所有与最高单体电压差值超过设定值的单体电池进行充电，直至这些单体电池与最高单体电压差值小于设定值为止。
所述各充电器的输入端并接在一起，用于连接外接输入电源。
本发明在很大程度上解决了动力电池在充放电过程中电池不均压的问题。由于利用了动力电池组的BMS，直接从BMS获取各单体电池的电压，省去了现有均衡维护装置中的电压测量模块，大大简化了均衡维护装置的结构。本发明采用有源均衡，外接电源通过充电器对电池组中电压较低的单体电池进行充电，当该电池电压升高到与最高单体电压接近时，停止充电。
附图说明
图1是本发明一种动力电池组均衡维护装置结构图。
图2是本发明均衡维护过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，动力电池组（右侧虚线框）包括若干串联的单体电池和动力电池管理系统（BMS）。均衡维护装置（左侧虚线框）包括与各单体电池一一对应的充电器，每个充电器对应一个可控开关，充电器的充电输出通过对应的可控开关连接对应的单体电池。充电器、可控开关与单体电池构成一个充电回路，各充电回路之间相互独立。如图1为包括三个单体电池的动力电池组，充电器1、可控开关S1与单体电池C1构成充电回路1，充电器2、可控开关S2与单体电池C2构成充电回路2，充电器3、可控开关S3与单体电池C3构成充电回路3。所有的充电器与可控开关均受控于一个控制模块，控制模块控制各充电回路的通断。所有充电器的输入均连接同一外接电源。外接电源为交流电源，充电器为交流输入、直流可控输出的充电器，由于属于现有技术，在此不再赘述。
控制模块设有通讯单元，用于与动力电池组的BMS通讯连接，获取每只单体电池的电压信息，控制模块据此信息进行比较判断，以进行均衡控制：控制模块比较最高单体电压与最低单体电压，当最高单体电压与最低单体电压超过设定值时，进行均衡，控制模块控制充电器与可控开关为所有与最高单体电压差值超过设定值的单体电池进行充电，直至这些单体电池与最高单体电压差值小于设定值为止。
如图2，首先，控制模块经比较得到最高单体电压Vmax和最低单体电压Vmin，并判定Vmax与Vmin的差值是否小于5mV。如果是，则动力电池组均衡一致性很好，不需要均衡，程序结束；如果大于5mV，则控制模块设定Vmax为基准电压Vs，并查询所有与基准电压Vs差值大于5mV的单体电池，结合图1，设定单体电池C1与Vs的压差大于5mV。其次，控制模块控制充电器1启动，且充电器1输出电压高于基准电压Vs，控制模块控制可控开关S1闭合，开始充电，此过程中，控制模块不断读取单体电池C1的电压信息，并判断Vs与其差值是否小于5mV。如果是，则关闭充电器1，并断开可控开关S1，均衡结束；如果仍大于5mV，则继续循环读取单体电池C1的电压信息，直到Vs与单体电池C1的电压差值小于5mV，控制模块关闭充电器1，并断开可控开关S1，均衡结束。
从整个均衡维护过程可知，本发明可以实现动力电池组内各单体电池电压均衡，在该均衡维护过程中，容量较小的电池的能量并没有被转移，整组电池的容量得到提升。

Claims (2)

1.一种动力电池组的均衡维护装置，其特征在于，包括用于与动力电池组中各单体电池一一对应的充电器，每个充电器的充电输出通过一个对应的可控开关连接对应的单体电池，所述各充电器与可控开关受控连接于一个控制模块，该控制模块设有用于与动力电池组的BMS通讯连接的通讯单元；控制模块通过动力电池组的BMS获取每只单体电池的电压信息，以进行均衡控制：控制模块比较最高单体电压与最低单体电压，当最高单体电压与最低单体电压超过设定值时，进行均衡，控制模块控制充电器与可控开关为所有与最高单体电压差值超过设定值的单体电池进行充电，直至这些单体电池与最高单体电压差值小于设定值为止。
2.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡维护装置，其特征在于，所述各充电器的输入端并接在一起，用于连接外接输入电源。
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