CN107878231A - 一种控制动力电池组的均衡电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制动力电池组的均衡电路，包括多个主动均衡器、多个被动均衡电路、多个控制器；所述动力电池组包括多个串联的单体电池，多个动力电池组之间串联连接，每个被动均衡电路与对应的动力电池组中的多个单体电池一一连接，用于均衡所述动力电池组的中的单体电池的电压；多个主动均衡器与所述多个动力电池组一一对应连接，多个控制器与多个主动均衡器一一对应连接；控制器用于控制主动均衡器调节至低压侧恒压控制模式以实现对动力电池组的均衡放电，用于控制主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，实现对动力电池组的均衡充电，实现了动力电池组能量的合理利用并且减少了动力电池组一致性差异。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制动力电池组的均衡电路及方法。
背景技术
动力电池组是电动汽车的重要部件，在动力电池组中除电芯外的另一重要部件就是电池管理系统，电池管理系统负责电池组的状态监控，交直流充放电管理，均衡管理及保护等工作。
在高串数、大容量的动力型锂电池组中，均衡管理得到了广泛应用。现有的主动均衡电路拓扑结构复杂，几十串甚至上百串的电池需要的开关矩阵所需器件数量较多，而且驱动控制复杂，成本较高。现有的被动均衡电路主要通过放电电阻将电池单体能量高的能量进行泄放调整，若整个电池组中个别几串的单体能量偏低，则需要放掉其他大部分单体的能量才能使整个电池组实现均衡，造成能量的浪费。另外，随着电动汽车行业的迅速发展，动力电池组的模组化设计已经成为发展趋势，由于模组间串并联以及模组内电池连接铜排的差异，在寿命期间模组与模组的一致性差异也会扩大。
本发明所设计的均衡电路拓扑及控制方案，解决了上述现有的技术问题缺陷，相比现有主动均衡方案成本也较低，适用于电池一致性相对较好，而且在寿命期间模组间一致性差异扩大的动力电池组。
发明内容
为了解决上述电池组能量浪费且一致性差异大的技术问题，本发明提出一种控制动力电池组的均衡电路及方法。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种控制动力电池组的均衡电路，包括多个主动均衡器、多个被动均衡电路、多个控制器；所述动力电池组包括多个串联的单体电池，多个所述动力电池组之间串联连接，每个所述被动均衡电路与对应的所述动力电池组中的多个单体电池一一连接，用于均衡所述动力电池组的中的单体电池的电压；所述多个主动均衡器与所述多个动力电池组一一对应连接，所述多个控制器与所述多个主动均衡器一一对应连接；所述控制器用于控制所述主动均衡器调节至低压侧恒压控制模式以实现对所述动力电池组的均衡放电，用于控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，实现对所述动力电池组的均衡充电。
优选地，所述主动均衡器包括双向DCDC变换器。更优选地，所述双向DCDC变换器为双向磁隔离式DCDC变换器，所述双向磁隔离式DCDC变换器将所述动力电池组与所述低压侧隔离。
优选地，所述多个主动均衡器分别与同一低压母线连接。
优选地，所述低压母线的电压包括12～24V。
优选地，还包括多个滤波电容，多个所述滤波电容与多个所述主动均衡器一一对应连接且与同一所述低压母线连接。
本发明还提出了另外一种控制动力电池组的均衡电路，包括多个主动均衡器、多个被动均衡电路、多个控制器；所述动力电池组包括多个单体电池，多个所述动力电池组之间串联连接，每个所述被动均衡电路与对应的所述动力电池组中的多个单体电池一一连接，用于均衡所述动力电池组的中的单体电池的电压；所述多个主动均衡器与所述多个动力电池组一一对应连接，所述多个控制器与所述多个主动均衡器一一对应连接；还包括低压蓄电池，所述低压蓄电池与低压母线连接，所述控制器用于控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式以实现对相应的所述动力电池组进行均衡充电或均衡放电。
本发明还提出了一种动力电池组的控制方法，采用上述的控制动力电池组的均衡电路，将被动均衡电路与主动均衡器结合，包括步骤：控制器控制所述主动均衡器调节至低压侧恒压控制模式，对相应的动力电池组进行均衡放电，其他的所述主动均衡器工作在高压侧恒流控制模式；所述控制器控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，对相应的所述动力电池组进行均衡充电，其他的所述主动均衡器工作在低压侧恒压控制模式；所述被动均衡电路均衡所述动力电池组中的单体电池的电压。
本发明另外提出了一种动力电池组的控制方法，采用上述所述的控制动力电池组的均衡电路，将被动均衡电路与主动均衡器结合，包括步骤：控制器控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，对相应的所述动力电池组进行均衡放电或放电；所述被动均衡电路均衡所述动力电池组中的单体电池的电压。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：多个主动均衡器与多个动力电池组一一对应连接，每个所述主动均衡器独立控制对应的所述动力电池组，保证均衡功能覆盖到所有的动力电池组，所有的动力电池组之间的主动均衡独立进行；所述多个被动均衡电路与所述多个动力电池组一一对应连接，且每个所述被动均衡电路与对应的所述动力电池组内的多个单体电池连接，确保被动均衡功能覆盖所有的单体电池，所述控制器用于控制所述主动均衡器调节至低压侧恒压控制模式以实现对所述动力电池组的均衡放电，用于控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，，实现对所述动力电池组的均衡充电，以主动均衡与被动均衡结合的方式实现所有的动力电池组的均衡管理，实现了动力电池组能量的合理利用并且减少了动力电池组一致性差异。
附图说明
图1是本发明一个实施例的控制动力电池组的均衡电路图。
图2是本发明另一个实施例的控制动力电池组的均衡电路图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，在本实施例中，每个主动均衡器都采用双向DCDC变换器；双向DCDC变换器采用磁隔离方式，实现动力电池组和低压侧的隔离；双向DCDC变换器在动力电池组侧和多个串联的动力电池组串联连接，实现对多串电池组的主动均衡；所有的动力电池组的主动均衡由多个双向DCDC变换器实现，保证主动均衡功能覆盖到所有动力电池组；每个双向DCDC变换器独立控制，相互之间不依赖；整个动力电池组中所用的所有双向DCDC变换器低压侧共用一个低压母线；被动均衡电路和主动均衡器结合，实现所有的动力电池组的均衡管理，在本实施例中，双向DCDC变换器包括控制器，在其他实施例中，控制器也可以单独存在，所述控制器用于控制所述主动均衡器调节至低压侧恒压控制模式以实现对所述动力电池组的均衡放电，用于控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，实现对所述动力电池组的均衡充电。
在上述实施例中，还包括多个滤波电容，多个所述滤波电容与多个所述双向DCDC变换器一一对应连接且与同一所述低压母线连接。
上述实施例中的动力电池组的控制方法包括：控制器控制某一个或几个动力电池组对应的双向DCDC变换器调节至低压侧恒压控制模式，对相应的动力电池组进行均衡放电，其他的双向DCDC变换器工作在高压侧恒流控制模式；
控制器控制某一个或几个动力电池组对应的双向DCDC变换器调节至高压侧恒流控制模式，对相应的所述动力电池组进行均衡充电，其他的双向DCDC变换器工作在低压侧恒压控制模式；
所述被动均衡电路均衡所述动力电池组中的单体电池的电压。
图2所示的实施例的区别在于：所有的双向DCDC变换器低压侧共用的低压母线和一个低压蓄电池连接，这样当某一个电池组需要均衡放电时，控制器控制对应的双向DCDC变换器工作调节至高压侧恒流控制模式以实现对高压侧的均衡充电或均衡放电；
该实施例的动力电池组的控制方法包括控制器控制双向DCDC变换器调至高压侧恒流控制模式，对相应的动力电池组进行均衡放电或均衡放电；每个动力电池组中的所有单体电池的内部均衡通过被动均衡电路实现。低压蓄电池的存在也可以给车载设备上的其他需供电的低压设备供电。
在上述实施例或其他实施例中，动力电池组中的单体电池的数量不作限定，可以是12个或10个或其他数量；同时，低压母线的电压可以根据需要进行设定，在本具体实施方式中，可以是12V-24V之间。
本具体实施方式中的被动均衡电路、主动均衡器均来自现有技术、双向DCDC变换器也是现有技术中存在的产品，在本具体实施方式中不作进一步详细说明。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种控制动力电池组的均衡电路，其特征在于，包括多个主动均衡器、多个被动均衡电路、多个控制器；所述动力电池组包括多个串联的单体电池，多个所述动力电池组之间串联连接，每个所述被动均衡电路与对应的所述动力电池组中的多个单体电池一一连接，用于均衡所述动力电池组的中的单体电池；所述多个主动均衡器与所述多个动力电池组一一对应连接，所述多个控制器与所述多个主动均衡器一一对应连接；所述控制器用于控制所述主动均衡器调节至低压侧恒压控制模式以实现对所述动力电池组的均衡放电，用于控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，实现对所述动力电池组的均衡充电。
2.如权利要求1所述的控制动力电池组的均衡电路，其特征在于，所述主动均衡器包括双向DCDC变换器。
3.如权利要求2所述的控制动力电池组的均衡电路，其特征在于，所述双向DCDC变换器为双向磁隔离式DCDC变换器，所述双向磁隔离式DCDC变换器将所述动力电池组与低压侧隔离。
4.如权利要求1所述的控制动力电池组的均衡电路，其特征在于，所述多个主动均衡器分别与同一低压母线连接。
5.如权利要求4所述的控制动力电池组的均衡电路，其特征在于，所述低压母线的电压包括12～24V。
6.如权利要求1所述的控制动力电池组的均衡电路，其特征在于，还包括多个滤波电容，多个所述滤波电容与多个所述主动均衡器一一对应连接且与同一低压母线连接。
7.一种控制动力电池组的均衡电路，其特征在于，包括多个主动均衡器、多个被动均衡电路、多个控制器；所述动力电池组包括多个单体电池，多个所述动力电池组之间串联连接，每个所述被动均衡电路与对应的所述动力电池组中的多个单体电池一一连接，用于均衡所述动力电池组的中的单体电池的电压；所述多个主动均衡器与所述多个动力电池组一一对应连接，所述多个控制器与所述多个主动均衡器一一对应连接；还包括低压蓄电池，所述低压蓄电池与低压母线连接，所述控制器用于控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式以实现对相应的所述动力电池组进行均衡充电或均衡放电。
8.一种动力电池组的控制方法，采用如权利要求1-6任一所述的控制动力电池组的均衡电路，将被动均衡电路与主动均衡器结合，其特征在于，包括以下步骤：
控制器控制所述主动均衡器调节至低压侧恒压控制模式，对相应的动力电池组进行均衡放电，其他的所述主动均衡器工作在高压侧恒流控制模式；
所述控制器控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，对相应的所述动力电池组进行均衡充电，其他的所述主动均衡器工作在低压侧恒压控制模式；
所述被动均衡电路均衡所述动力电池组中的单体电池的电压。
9.一种动力电池组的控制方法，采用如权利要求7所述的控制动力电池组的均衡电路，将被动均衡电路与主动均衡器结合，其特征在于，包括以下步骤：
控制器控制所述主动均衡器调节至高压侧恒流控制模式，对相应的所述动力电池组进行均衡放电或放电；
所述被动均衡电路均衡所述动力电池组中的单体电池的电压。
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