CN109177816B - 一种动力电池自动均衡系统装置 - Google Patents

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Abstract

本发明技术方案要点是：一种动力电池自动均衡系统装置，在多个串联的单体电池所组成的电池组的正负极分别与单体电池从控单元模块连接；在每个单体电池的正负极均通过线路与对应的电池均衡单元模块连接，相邻的电池均衡单元模块通过线路与同一个控制继电器连接，控制继电器的一个端口通过线路连通从控单元模块，控制继电器的另一个端口通过线路与控制开关连通后再连通到从控单元模块；从控单元模块通过通信线路与主控单元模块连通，主控单元模块通过线路与显示器以及输入设备连通。本发明能可防止车辆在长时间运行中，由于内部自身原因或外部问题导致电池系统内压差大于预设的阀值时，影响整套系统，对问题箱体的电池进行及时的均衡维护。

Description

一种动力电池自动均衡系统装置
技术领域
本发明涉及动力电池，特别是一种适用于动力电池自动均衡系统装置。
背景技术
目前，多种类型的电动车成为减少空气污染，节能减排的重要交通工具。各国政府和相关企业投入巨资和力量，推动电动车事业的发展，其中动力电池做为一种清洁环保的动力电源，动力电池技术的发展，直接影响电动车推广和应用。同时现有以磷酸铁锂、三元电池、钛酸锂、锰酸锂、多元复合锂等动力电池成为应用的主流。但是，随着动力电池在市场的应用量的不断增加，运行的延长，再加上动力电池系统中每颗电芯本质的状态不同，电芯的一致性势必会变差或不良影响。现有技术均衡方案把串联中最高的哪节电池单体电压，采用耗能的形式降下来，缩小压差；但就其机理而言是相同的，同样是保障电池的安全性、缩小单体电池差异性。
在这种情况下，为解决动力电池系统内所有电芯的性能和使用寿命，需通过一定方式对不同状态下的、一致性变差的电芯进行均衡，就成为了一种必要的维护措施，同时维护过程也需要进一步解决电池维修的方便性，现阶段主要做法为停车后通过均衡款进行被动均衡或通过电池管理系统进行均衡，但当压差过大时，无法通过上述方案进行，需要采用其它方案进行，现主要发明通过电池均衡单元、从控单元、主控单元适应相应配合对电池进行充放电主动均衡，目前国内外尚处在探索阶段。
发明内容
本发明的目的是设计一种较低的成本、易操作的控制方式来实现对动力电池组中一致性偏差的电芯单元进行均衡的系统装置。
本发明的技术方案是，一种动力电池自动均衡系统装置，其特征在于：在多个串联的单体电池所组成的电池组的正负极分别与单体电池从控单元模块连接；在每个单体电池的正负极均通过线路与对应的电池均衡单元模块连接，相邻的电池均衡单元模块通过线路与同一个控制继电器连接，控制继电器的一个端口通过线路连通从控单元模块，控制继电器的另一个端口通过线路与控制开关连通后再连通到从控单元模块；从控单元模块通过通信线路与主控单元模块连通，主控单元模块通过线路与显示器以及输入设备连通。
所述的从控单元主要对电池包内单体电池的电压和温度实时采集，但此从控模块单元采用24串回路，当电池包内部单体串数大于24串时，需采用第二从控模块进行串联连接，对大于24串的其它单体电池的电压和温度实时采集，然后通过内部CAN传输到主控单元模块，进行实时监控；
所述的主控单元模块具备单体电池(电压、温度等)的实时监测功能，同时具有热管理、双向主动管理功能，并通过CAN总线实时通讯显示；
所述的自动均衡模块单元是以快频脉冲进行单体电池进行均衡，当主控单元模块在控制均衡回路过程检测到单体电压相近或相同时，停止放电或充电操作，使电池包内单体电池处于一直平台中，实现单体电池电压的均衡，有利于增加电池寿命，增加续航里程；
本发明能可防止车辆在长时间运行中，由于内部自身原因或外部问题导致电池系统内压差大于预设的阀值时，影响整套系统，对问题箱体的电池进行及时的均衡维护。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明的控制原理示意图。
具体实施方式
结合以上附图详细描述实施例，
一种动力电池自动均衡系统装置，在多个串联的单体电池3所组成的电池组1的正负极分别与单体电池从控单元模块2连接；在每个单体电池的正负极均通过线路7与对应的电池均衡单元模块4连接，相邻的电池均衡单元模块通过线路8与同一个控制继电器5连接，控制继电器的一个端口通过线路连通从控单元模块10，控制继电器的另一个端口通过线路与控制开关6连通后再连通到从控单元模块；从控单元模块通过通信线路13与主控单元模块12连通，主控单元模块通过线路20与显示器以及输入设备14连通。
本发明的一种动力电池自动均衡系统装置，主要组成部分主控单元模块12、从控单元模块10、单体电池从控单元模块2、控制继电器5、控制开关6、电池均衡单元模块4、显示及操作设备14等主要部件组成；
电池均衡过程单体电池检测回路首先通过单体电池采样线路连接电池与单体电池从控单元模块，单体电池从控单元模块2通过通线回路11连接主控单元12，构成电池均衡过程电池检测单元回路A；
电池均衡过程单体电池均衡回路通过单体电池连接线路7连接电池与电池均衡单元模块4，电池均衡单元模块4与控制继电器5、控制开关6、从控单元模块10、主控单元12通过连接线路8、9、13构成电池均衡单元回路B；然后A单元回路与B单元回路通过连接线路20构成整套动力电池自动均衡系统装置，连接过程按顺序进行连接；
本发明的一种动力电池自动均衡系统控制原理，通过主控单元模块处理电池均衡信号18，时刻控制均衡回路B控制继电器及执行均衡模块导通19，对相应电池进行均衡，均衡过程实时监测电池数据，均衡电压和预设的阀值需进行不断比较而A单元回路通过检测单体电压与预设的阀值进行比较不断上传实时数据，通过处理电池信号，然后对均衡回路B进行断开和闭合。
系统控制原理：当车辆运行过程中，通过整车自身BMS(高压控制盒)管理系统检测电池压差大于预设的阀值影响车辆运营时，通过此发明的一种动力电池均衡系统装置连接在动力电池系统已设计的特种均衡接口上，从控单元模块检测大于预设的阀值电池，通过通信线路，上传数据到外部主控单元(BMU)进行检测和控制，同时检测过程需要均衡的电池，并控制继电器吸合，实现电池均衡，当单体电池从控单元模块检测采用阀值大于预设阀值时，通过通信线路传输到主控单元(BMU)，然后控制从控单元断开控制继电器，从而断开均衡线路，均衡过程实时监控及后台显示及操作；方便后期维护过程中动力电池组的一致性，提高电池寿命。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种动力电池自动均衡方法，其特征在于：通过主控单元模块处理电池均衡信号（18），时刻控制均衡回路B控制继电器及执行均衡模块导通（19），对相应电池进行均衡，均衡过程实时监测电池数据，均衡电压和预设的阀值需进行不断比较，而A单元回路通过检测单体电压与预设的阀值进行比较不断上传实时数据，通过处理电池信号，然后对均衡回路B进行断开和闭合；当车辆运行过程中，通过整车自身BMS(高压控制盒)管理系统检测电池压差大于预设的阀值影响车辆运营时，动力电池自动均衡系统装置连接在动力电池系统已设计的特种均衡接口上，从控单元模块检测大于预设的阀值电池，通过通信线路，上传数据到外部主控单元(BMU)进行检测和控制，同时检测过程需要均衡的电池，并控制继电器吸合，实现电池均衡，当单体电池从控单元模块检测采用阀值大于预设阀值时，通过通信线路传输到主控单元(BMU)，然后控制从控单元断开控制继电器，从而断开均衡线路，均衡过程实时监控及后台显示及操作。
2.如权利要求1所述的一种动力电池自动均衡方法，其特征在于：所述动力电池自动均衡系统装置包括以下结构，在多个串联的单体电池所组成的电池组的正负极分别与单体电池从控单元模块连接；在每个单体电池的正负极均通过线路与对应的电池均衡单元模块连接，相邻的电池均衡单元模块通过线路与同一个控制继电器连接，控制继电器的一个端口通过线路连通从控单元模块，控制继电器的另一个端口通过线路与控制开关连通后再连通到从控单元模块；从控单元模块通过通信线路与主控单元模块连通，主控单元模块通过线路与显示器以及输入设备连通，所述的均衡模块是以快频脉冲进行单体电池进行均衡，当主控单元模块在控制均衡回路过程检测到单体电压相近或相同时，停止放电或充电操作，使电池包内单体电池处于一直平台中，实现单体电池电压的均衡。
3.如权利要求2所述的一种动力电池自动均衡方法，其特征在于：所述的从控单元模块主要对电池包内单体电池的电压和温度实时采集，但此从控单元模块采用24串回路，当电池包内部单体串数大于24串时，需采用第二从控单元模块进行串联连接，对大于24串的其它单体电池的电压和温度实时采集，然后通过内部CAN传输到主控单元模块，进行实时监控。
4.如权利要求2所述的一种动力电池自动均衡方法，其特征在于：所述的主控单元模块具备单体电池的实时监测功能，同时具有热管理、双向主动管理功能，并通过CAN总线实时通讯显示。
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