CN107444158A - 一种模块化电池包系统的均衡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池均衡技术领域，公开了一种模块化电池包系统的均衡方法。采用电池管理系统(BMS)分别检测多个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，并判断中任意两个电压之间的压差是否为0；如果是，则BMS控制与各个电池组串联的第一继电器闭合，完成上电；如果否，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制各个第二继电器闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电。实现模块化电池包组成的电池组系统的自动均衡。本发明还公开了一种模块化电池包系统的均衡系统。

Description

一种模块化电池包系统的均衡方法
技术领域
本发明涉及电池均衡技术领域，特别是一种模块化电池包系统的均衡方法。
背景技术
对于电动汽车，换电模式通过可拆卸的电池，可以解决电动汽车续航里程短、充电时间长的难题；但目前电动汽车的换电模式大多是更换整块动力电池，换电过程较为复杂，而且必须依靠专用机械装置进行操作和实施，限制了换电模式的灵活性和便捷性。而通过将动力电池设计成为模块化的小型电池包，不仅可以将电池快换过程便捷地进行人工操作，而且在动力电池退役后方便地进行梯次利用。将动力电池设计为模块化的小型电池包，模块化的电池包的均衡问题成为此类动力电池使用的关键因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了实现电池包在快换过程中的均衡功能，提供了一种模块化电池包系统的均衡方法。
本发明采用的技术方案如下：一种模块化电池包系统的均衡方法，包括以下过程：步骤1、采用BMS分别检测N个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，所述N为大于1的自然数，并判断中任意两个电池组电压之间的压差是否为0；步骤2、如果是，则BMS控制与各个电池组串联的第一继电器闭合，完成上电；如果否，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制各个第二继电器闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电。
进一步的，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，所述每个模块化电池包可以进行更换。
进一步的，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻通过以下过程实现：在与各个第一继电器并联的第二继电器回路上，均设置一个均衡电阻与第二继电器串联。
进一步的，所述均衡电阻的阻值其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
本发明还公开了一种模块化电池包系统的均衡系统，包括电池管理系统和多个电池回路，所述多个电池回路并联，所述每一个电池回路包括电池组、第一继电器、第二继电器和均衡电阻，所述电池组两端均连接电池管理系统，所述第一继电器与电池组串联，所述第二继电器和均衡电阻组成串联回路，所述串联回路与第一继电器并联。
进一步的，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，所述每个模块化电池包可以进行更换。
进一步的，所述均衡电阻的阻值其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
(1)通过BMS检测及控制，实现模块化电池包系统的自动均衡，可以方便快捷地实现模块化电池包的快换功能。
(2)通过结合均衡电阻的设计，可以实现存在压差的并联模块化电池包的自动均衡。
附图说明
图1是本发明模块化电池包系统的均衡方法的流程示意图。
图2是本发明模块化电池包系统的均衡系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
在用电量大而且用电要求高的电动汽车上，通常将动力电池设计为模块化电池包，将模块化的电池包组合起来进行供电。随着模块化电池包的使用，部分模块化电池包与其它模块化电池包可能出现压差的情况，本方案通过继电器和均衡电阻的配合实现模块电池包系统的自动均衡。
如图1所示，一种模块化电池包系统的均衡方法，步骤1、采用BMS分别检测N个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，所述电池组由多个串联的模块化电池包组成，并判断VBAT1，VBAT2…VBATN中任意两个电压之间的压差是否为0，即是否存在不均衡的情况；步骤2、如果是，即不存在压差，BMS就会发送n个高电平，让所有第一继电器的控制线圈接通12V/24V的电源，第一继电器控制线圈通电，第一继电器的主触点就会吸合，完成上电，此时每个电池组与对应的第一继电器组成的回路电压相等，具有相等电压的回路并联后，一端作为正极一端作为负极；如果否，即存在压差，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制给各个第二继电器使之闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压VBAT1，VBAT2…VBATN均衡，然后BMS会发送n个低电平，所有第二继电器控制线圈断开12V/24V电源，使主触点断开；然后因为电池组之间电压VBAT1，VBAT2…VBATN实现了均衡，BMS会再次发送n个高电平，使第一继电器闭合，完成上电。
优选的，以第N个电池组为例，调节第二继电器和第N个电池组所在回路的电阻通过以下过程实现：在与第一继电器并联的第二继电器回路上，均设置一个均衡电阻与第二继电器串联。所述均衡电阻的阻值其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为第N个电池组的最高截止电压，VBATmin为第N个电池组的最低截止电压，I为第N个电池组可承受的最大持续充电电流；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
如图2所示，一种模块化电池包系统的均衡系统，包括BMS电池管理系统和N个电池回路，所述N个电池回路并联，所述每一个电池回路包括电池组、第一继电器、第二继电器和均衡电阻，所示电池组包括串联的模块化电池包，如第1个电池回路的电池组包括串联的模块化电池包11#、模块化电池包12#...模块化电池包1m#,依次类推第n个电池回路的电池组为模块化电池包n1#、模块化电池包n2#...模块化电池包nm#，所述每一个电池组两端均连接BMS，测量N个电池回路中的电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，BMS判断VBAT1，VBAT2…VBATN之间是否存在压差，所述每一个第一继电器与对应的电池组串联，例如第一继电器Tn-1#与所在电池回路的模块化电池包n1#、模块化电池包n2#...模块化电池包nm#串联，如果VBAT1，VBAT2…VBATN之间不存在压差，BMS控制所有的第一继电器闭合完成上电；所述各个第二继电器和对应的均衡电阻组成串联回路，所述串联回路与对应的第一继电器并联，例如第二继电器Tn-2#与均衡电阻Rn#串联后，再与第一继电器Tn-1#并联，如果VBAT1，VBAT2…VBATN之间存在压差，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS电池管理系统依次控制所有的第二继电器闭合，这样电池回路中包括电池组、第二继电器、均衡电阻，通过设定好阻值的均衡电阻，可以安全快捷的实现N个电池回路中电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN的自动均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种模块化电池包系统的均衡方法，其特征在于，包括以下过程：步骤1、采用BMS分别检测N个电池组两端的电压VBAT1，VBAT2…VBATN，所述N为大于1的自然数，并判断中任意两个电压之间的压差是否为0；步骤2、如果是，则BMS控制与各个电池组串联的第一继电器闭合，完成上电；如果否，设置与各个第一继电器并联的第二继电器，按照电池组电压由低到高的顺序，BMS依次发送指令控制各个第二继电器闭合，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻，实现电池组之间电压均衡，然后BMS给第二继电器发送断开指令再给第一继电器发送闭合指令，完成上电。
2.如权利要求1所述的模块化电池包系统的均衡方法，其特征在于，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，所述每个模块化电池包可以进行更换。
3.如权利要求1所述的模块化电池包系统的均衡方法，其特征在于，调节第二继电器和电池组所在回路的电阻通过以下过程实现：在与各个第一继电器并联的第二继电器回路上，均设置一个均衡电阻与第二继电器串联。
4.如权利要求3所述的模块化电池包系统的均衡方法，其特征在于，所述均衡电阻的阻值其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
5.一种模块化电池包系统的均衡系统，其特征在于，包括电池管理系统和多个电池回路，所述多个电池回路并联，所述每一个电池回路包括电池组、第一继电器、第二继电器和均衡电阻，所述电池组两端均连接电池管理系统，所述第一继电器与电池组串联，所述第二继电器和均衡电阻组成串联回路，所述串联回路与第一继电器并联。
6.如权利要求5所述的模块化电池包系统的均衡系统，其特征在于，所述电池组包括多个串联的模块化电池包，所述每个模块化电池包可以进行更换。
7.如权利要求6所述的模块化电池包系统的均衡方法，其特征在于，所述均衡电阻的阻值其中，ΔVmax＝VBATmax-VBATmin，VBATmax为对应电池组的最高截止电压，VBATmin为对应电池组的最低截止电压，I为对应电池组可承受的最大持续充电电流，所述对应电池组是与该均衡电阻串联的电池组；所述均衡电阻的功率J＝I2R。
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