CN107856557A - 一种带均衡功能的动力电池系统及电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池均衡转换系统及电池包，其特征在于：所述系统包括均衡开关阵列，功率开关器，均衡总线。本发明可以有效解决电动汽车动力电池组串并联转换问题，为均衡问题提供了有力的技术保障，从而可以提高电池系统的效率和寿命。

Description

一种带均衡功能的动力电池系统及电动车
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及电动车的动力电池系统。
背景技术
电动汽车的性能和寿命很大程度上取决于其动力电池系统内各电池电压的一致性。由于电池制造过程中，各种材料和工艺参数不能严格一致，使各电池之间电压都会存在一定偏差。随着车辆运行时间延长，这些偏差会越来越大，造成电池系统效率降低，寿命减短。为解决这个问题，通常需要在电池系统运行一段时间后为其做均衡维护，为电压低的电池补电，使电池系统内各电池之间的电压偏差减小。目前均衡维护都是离线式的，需要到维修站完成，会对车辆运行带来一定影响。为减小对车辆运行的影响，各车企都在试图开发在线式均衡技术，即把均衡工作在车辆使用时完成，不用到维修站。但到目前为止，尚未见到有很好的解决方案。目前电动车动力电池系统的均衡技术还在研究实验阶段。
发明内容
为解决电池系统的在线均衡问题，本发明采用以下设计：
一种带均衡功能的动力电池系统，包括电池组，BMS,高压总线，高压输出接口，充电接口，通讯接口，所述BMS包括电压采集模块，控制模块，所述电池组按串联方式连接，组成一个电池组串联队列，各电池组均设有电压采集线，所述高压总线上设有总线开关，其特征在于：所述电池系统还包括中间总线开关，所述中间总线开关串接在所述电池组串联队列内，所述电池系统还包括均衡开关阵列，所述均衡开关阵列分别与各电池组连接，所述均衡开关阵列内的部分开关闭合后，所述电池组串联队列内对应的电池组形成并联连接。
根据以上设计的电池系统，所述均衡开关阵列采用总线结构，各电池组的电极通过均衡开关分别与均衡总线连接。
根据以上设计的电池系统，所述均衡开关阵列与所述各电池组的电压采集线对应连接，各电池组可以通过所述电压采集线和所述均衡开关阵列形成并联连接。
根据以上设计的电池系统，所述均衡开关阵列采用继电器开关阵列，或晶体管开关阵列。所述晶体管包括功率三极管(GTR)、场效应管(MOSFET)、可关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极三极管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(场控晶闸管，SITH)或集成门极换流晶闸管(IGCT)等。
根据以上设计的电池系统，所述总线开关和所述中间总线开关采用继电器，或接触器，或大功率晶体管。
一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车装有以上设计的任意一种动力电池系统。
本发明的原理：通过均衡开关阵列和中间总线开关，将部分动力电池转成并联连接，从而可以利用动力电池系统内部的电池完成对低电压电池的补电均衡工作。
本发明的有益效果：电动车在日常运行中就可自行完成均衡，不用再开到维修站，从而使电动车运行更方便，并可提高动力电池系统的效率和寿命。
附图说明
图1为实施例1的电池系统示意图；
图2为实施例1和实施例2的均衡开关阵列示意图；
图3为实施例3的电池系统示意图；
图4为实施例3的均衡开关阵列示意图；
其中，附图标记说明如下：
2 充电接口 3 总线开关 4高压输出接口
5 数据采集板 6 主控板 7通讯接口
8 均衡开关阵列 9 中间总线开关
实施例1
图1的动力电池系统包括D1-D8，共8组电池。每组电池的数量为1，各组电池串联连接，形成一个电池组串联队列。系统的高压总线上设有一个总线开关3，电池组串联队列内的D4，D5中间串接了一个中间总线开关9。BMS的采集模块装在采集板5上，通过采集线d01，d1-d8，d05可实时采集各电池组D1-D8的电压。各数据采集线同时接到一个均衡开关阵列8上。主控板6上装有BMS的控制模块，BMS可以通过通讯接口7与整车控制器(VCU)及充电机进行通讯。系统工作时，闭合总线开关3和中间总线开关9，各电池组即可通过高压总线K1，K2和高压输出接口4向外输出电能。系统充电时，断开总线开关3，保持中间总线开关9闭合，将充电机插头插入充电接口2，即可开始充电。
这个系统具有均衡功能，原理如下：当BMS检测到系统内有电池组电压较低，在本例中假设为D1，设为L组，需要做均衡。BMS发出均衡请求，整车控制器(VCU)允许后即可开启均衡模式：首先断开高压总线开关3和中间总线开关9。然后挑选电压较高的电池组，在本例中假设D5，D6电压较高，设D5和D6的串联队列为H组。BMS对均衡开关阵列8发出指令，让H组和L组的正负极对应接通，使两者形成并联。由于H组电压高，则可形成H组对L组充电，实现对D1的补电均衡。
图2是均衡开关阵列8的一个具体实例：图中只显示了6组电池D1-D6，对应的数据线d01,d11,d12,d21,d22,d31,d32,d41,d42,
d05,d51,d52,d61,d62上分别接有继电器J01，J11，J12，J21，J22，J31，J32，J41，J42，J05，J51，J52，J61，J62。各继电器分别与均衡总负线K3，或均衡总正线K4连接。在本例中，BMS发出指令，使继电器J01，J12，J05，J62闭合，其余继电器保持断开。这样通过均衡总线K3，K4，H组的D5，D6串联队列与L组的D1形成并联，从而实现对D1的补电均衡。
在均衡过程中，BMS对D1的电压实时监测。当D1电压达到预设值时，BMS发出指令，使继电器J01，J12，J05，J62断开，均衡完成。
在本例中，均衡开关阵列8采用继电器阵列，总线开关3和中间总线开关9采用接触器。
实施例2
本例与实施例1的区别在于，本例假设D5，D6电压较低，都需要均衡。D1-D4电压相对较高。则可设D5，D6的串联队列为L组。让D1-D4的串联队列为H组。
断开高压总线开关3和中间总线开关9后，让图2中的均衡开关阵列8内的继电器J01，J42，J05，J62接通，其余继电器保持断开，即可实现H组与L组并联，为L组做充电均衡。
显然，对均衡开关阵列8，可以用MOS管阵列替代继电器阵列，对总线开关3和中间总线开关9，可用可关断晶闸管(GTO)，或绝缘栅双极三极管(IGBT)替代接触器，也可以实现同样功能。
实施例3
图3的系统与实施例1的区别在于，本电池系统装有12组电池D1-D12。每组电池内装有2个电池，这两个电池并联在一起，组成一个电池组(在图中用一个电池符号代表)。各电池组串联后组成电池组串联队列。两个中间总线继电器9和10，分别串D4，D5中间，和D8，D9中间。这样可以对多组电池同时做均衡，方法如下：
假设BMS检测到D6，D10电压较低，需要均衡。D2，D3，D4电压较高。则将电池组D6，D10设为L组。将D2，D3，D4的串联队列为H组。BMS得到均衡许可指令后，将高压总线开关3，中间总线开关9,10全部断开。图4是本例的均衡开关阵列，图中R是保护电阻。让继电器J51，J62，J91，J102，D11，D42闭合，其余继电器保持断开，即可实现H组与L组的各电池组形成并联，为L组各电池组做充电均衡。

Claims (6)

1.一种带均衡功能的动力电池系统，包括电池组，BMS,高压总线，高压输出接口，充电接口，通讯接口，所述BMS包括电压采集模块，控制模块，所述电池组按串联方式连接，组成一个电池组串联队列，各电池组均设有电压采集线，所述高压总线上设有总线开关，其特征在于：所述电池系统还包括中间总线开关，所述中间总线开关串接在所述电池组串联队列内，所述电池系统还包括均衡开关阵列，所述均衡开关阵列分别与各电池组连接，所述均衡开关阵列内的部分开关闭合后，所述电池组串联队列内对应的电池组形成并联连接。
2.根据权利要求1所述的电池系统，所述均衡开关阵列采用总线结构，各电池组的电极通过均衡开关分别与均衡总线连接。
3.根据权利要求2所述的电池系统，所述均衡开关阵列与所述各电池组的电压采集线对应连接，各电池组可以通过所述电压采集线和所述均衡开关阵列形成并联连接。
4.根据权利要求3所述的电池系统，所述均衡开关阵列采用继电器开关阵列，或晶体管开关阵列。
5.根据权利要求4所述的电池系统，所述总线开关和所述中间总线开关采用继电器，或接触器，或大功率晶体管。
6.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车装有权利要求1-5中的任意一种动力电池系统。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103532193A (zh) * 2013-10-16 2014-01-22 中国人民解放军海军工程大学 基于双向变换器的电池均衡装置及控制电池均衡的方法
CN205160118U (zh) * 2015-11-03 2016-04-13 北京普莱德新能源电池科技有限公司 一种电池组均衡电路
CN105790339A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 北京有色金属研究总院 动力电池组的均衡充放电系统及均衡充放电方法
CN106058986A (zh) * 2016-07-04 2016-10-26 武汉理工大学 基于磷酸铁锂的汽车电池均衡电路
CN106356908A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 联创汽车电子有限公司 动力电池组及其构成的控制系统和控制方法
CN106828155A (zh) * 2017-01-14 2017-06-13 张化锴 一种动力电池系统组间均衡电路及均衡方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103532193A (zh) * 2013-10-16 2014-01-22 中国人民解放军海军工程大学 基于双向变换器的电池均衡装置及控制电池均衡的方法
CN105790339A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 北京有色金属研究总院 动力电池组的均衡充放电系统及均衡充放电方法
CN106356908A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 联创汽车电子有限公司 动力电池组及其构成的控制系统和控制方法
CN205160118U (zh) * 2015-11-03 2016-04-13 北京普莱德新能源电池科技有限公司 一种电池组均衡电路
CN106058986A (zh) * 2016-07-04 2016-10-26 武汉理工大学 基于磷酸铁锂的汽车电池均衡电路
CN106828155A (zh) * 2017-01-14 2017-06-13 张化锴 一种动力电池系统组间均衡电路及均衡方法

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