CN104377766A - 一种混合动力车用电池均衡装置 - Google Patents

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熊庆华
史永凯
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Abstract

本发明涉及一种混合动力车用电池均衡装置，包括多个单体电池串联构成的电池组、MCU控制单元、电池监控IC、均衡电路、以及电源电路、温度模块、风扇控制电路；所述电池监控IC采集各单体电池端电压，并实时向MCU发送数据；所述上位机通过CAN总线与监控IC通信，将数据实时显示；所述温度模块采用智能化温度传感器，所述温度模块把温度传感器，外围电路，A/D转换器，微控制器和接口电路集成到一个芯片中，对电池进行温度测量、温度控制并与MCU进行数据通讯。本发明的均衡电路工作稳定，可以有效的解决电池不均衡的问题，提高了整组电池的使用效率，对混合动力车具有实用性。

Description

一种混合动力车用电池均衡装置
技术领域
本发明涉及电力电子领域，具体是一种混合动力车用电池均衡装置。
背景技术
发展清洁能源，已经成为世界各国应对金融危机和经济衰退的核心战略之一。由于电动汽车在使用中可实现零污染，因此，它是解决汽车污染和能源问题的最有效途径。混合动力汽车由于融合了内燃机汽车和电动汽车的优点，近年来成为世界范围内新型汽车开发的热点。
锂离子电池以其优良的性能被认为是电动汽车的理想能源。但混合动力汽车的行驶工况复杂多变，电池的充放电频繁且极其不规则，这将使电池寿命受到严重影响。因此，提出有效的电池控制和管理方法，延长电池的使用寿命，是混合动力车研究和开发的重要课题之一。
为了达到一定的电压、功率和能量等级，混合动力车用电池需要串联成组使用。各单体电池在制造、初始容量、电压、内阻以及温度等方面均不完全相同，在使用过程中，电荷量低的电池会过早的达到限制电压，容易造成过充电或者过放电，而且即便是很小的差异，在经过一定的循环次数后，都会变成不可忽视的差异。再者，锂电池的抗滥用能力较差，加之应用技术还不完善，使锂电池滥用几率大大增加，以致影响整组电池的循环寿命。因此在混合动力车工作过程中，电池间的一致性是决定电池寿命的一个非常重要的因素，为减小这种不一致性对锂离子电池组的影响，在电池组的充放电过程中，增加均衡电路是非常有必要的。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种混合动力车用电池均衡装置。
本发明一种混合动力车用电池均衡装置，包括多个单体电池串联构成的电池组，还包括MCU控制单元、电池监控IC、均衡电路、以及电源电路、温度模块、风扇控制电路；所述电池监控IC采集各单体电池端电压，并实时向MCU发送数据；所述上位机通过CAN总线与监控IC通信，将数据实时显示；所述温度模块采用智能化温度传感器，所述温度模块把温度传感器，外围电路，A/D转换器，微控制器和接口电路集成到一个芯片中，对电池进行温度测量、温度控制并与MCU进行数据通讯。
所述均衡电路为能耗型均衡电路，所述能耗型均衡电路是在每只单体电池两端并联一个可控电阻，当电池电压达到或超过限定值时，电阻导通，承担一部分充电电流，使流过电池内部的充电电流减小，从而维持限制电压。
所述均衡电路的数量至少为一个。
当均衡电路工作时，所述电池监控IC将实时检测各个单体电池电压，当单体电池不一致电压达到一定值时，通过各个控制开关管来控制所需要的均衡容量。
由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明在均衡模块的硬件设计上充分考虑了测量的精确性，系统的稳定性和抗干扰能力。本发明的均衡电路工作稳定，可以有效的解决电池不均衡的问题，提高了整组电池的使用效率，对混合动力车具有实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是电阻放电均衡电路结构图；
图2是均衡电路硬件结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：一种混合动力车用电池均衡装置，包括多个单体电池串联构成的电池组，还包括MCU控制单元、电池监控IC、均衡电路、以及电源电路、温度模块、风扇控制电路等；电路结构图如图2所示，所述电池监控IC采集各单体电池端电压，并实时向MCU发送数据；所述上位机通过CAN总线与监控IC通信，将数据实时显示；所述温度模块采用智能化温度传感器，所述温度模块把温度传感器，外围电路，A/D转换器，微控制器和接口电路集成到一个芯片中，对电池进行温度测量、温度控制并与MCU进行数据通讯。
如图1所示，当均衡电路工作时，所述电池监控IC将实时检测各个单体电池电压，当单体电池不一致电压达到一定值时，通过各个控制开关管来控制所需要的均衡容量。所述均衡容量与均衡时间和均衡电流有如下关系：
C＝Iequt
C为均衡容量，Iequ为均衡电流，t为均衡时间，其中Ud为单体电压值，R为放电电阻，
通过电阻R把单体电池中的充电电流进行分流，电压较高的电池通过电阻R耗能向电压较低的电池靠拢。在均衡过程中，均衡电流Iequ并不是恒定的值，它将随电池端电压的下降而减小。但由于均衡电流较小，一般在100mA以内，因此可以认为Iequ是近似恒定的，并通过近似计算得到均衡时间。例如，一块电池需要均衡的容量为0.4Ah，均衡放电电阻100Ω，Ud为4V，那么均衡时间
t≈0.4/4/100＝10h
由此可见，电路的计算和控制较为简单，不需要复杂的能量存储和转移过程，且均衡时间容易掌握，具有实际应用价值。
以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种混合动力车用电池均衡装置，包括多个单体电池串联构成的电池组，其特征在于，还包括MCU控制单元、电池监控IC、均衡电路、以及电源电路、温度模块、风扇控制电路；所述电池监控IC采集各单体电池端电压，并实时向MCU发送数据；所述上位机通过CAN总线与监控IC通信，将数据实时显示；所述温度模块采用智能化温度传感器，所述温度模块把温度传感器，外围电路，A/D转换器，微控制器和接口电路集成到一个芯片中，对电池进行温度测量、温度控制并与MCU进行数据通讯。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力车用电池均衡装置，其特征在于，所述均衡电路为能耗型均衡电路，所述能耗型均衡电路是在每只单体电池两端并联一个可控电阻，当电池电压达到或超过限定值时，电阻导通，承担一部分充电电流，使流过电池内部的充电电流减小，从而维持限制电压。
3.根据权利要求2所述的一种混合动力车用电池均衡装置，其特征在于，所述均衡电路的数量至少为一个。
4.根据权利要求3所述的一种混合动力车用电池均衡装置，其特征在于，当均衡电路工作时，所述电池监控IC将实时检测各个单体电池电压，当单体电池不一致电压达到一定值时，通过各个控制开关管来控制所需要的均衡容量。
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