CN111391708A - 一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法 - Google Patents

一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，S1、串联电池系统，四十个单体电池串联成电池系统；S2、设置隔离变压器，单体电池上均并联有隔离变压器；S3、设置辅助电池，在系统内设有辅助电池；S4、设置电池系统BMS，在电池模组上电性连接有电池系统BMS；S5、充放电过程中，给单体低压电池供电；S6、充放电过程中，单体高压电池放电；S7、充放电过程中，多组单体电池的电压过高或者过低，单独充放电；本发明通辅助电池缩小均衡源与单体电芯的电压差，采用统一的辅助电源/铅酸电池做为均衡源，缩小不同电源的电压差提高电能转化率，和提高电池一致性。

Description

一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法
技术领域
本发明属于车辆电池技术领域，更具体地说，尤其涉及一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法。
背景技术
面对日益枯竭的化石能源，世界各国纷纷开发替代能源，鼓励新能源产业发展。使用电池作为储能装置的新能源电动汽车成为各国的战略发展重点行业。锂离子电池以其循环寿命长、比能量高、绿色环保的优势，成为电动汽车的主流动力电池。电动汽车的储能电池装置，即使在出厂时电压、容量、内阻完全一致，在使用一段时间后，由于电池内在相似与差异、使用环境的差异，单体电池各项参数也会变得离散。因此必须对于一致性不理想的电池系统进行均衡，以提高电池的性能和延长电池服役寿命。现有技术中广泛采用的均衡技术主要有两类，即放电均衡和能量转移均衡。放电均衡虽然电路简单成本低，但是只在充电时整组电池满电状态进行，造成充电时间大幅度延长。而目前能量转移均衡只在高压回路中做能量的转移。由于高压系统电压和单体电压相差巨大，造成电子器件成本很高。
针对现有的LED灯具检测技术中普遍存在的缺陷，我们提出一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，为达到此目的，本发明采用的技术方案为：一组串联在一起的单体电池、一套电池管理系统和电池控制系统辅助电源/铅酸电池12V，减小均衡电压和单体电压的压差，从而减小均衡电器成本，由于用同一个均衡辅助电源/铅酸电池做能量转移，提升均衡效率和提高电池的一致性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，包括如下步骤：
S1、串联电池系统，设有四十个单体电池串联组成电池系统，且电池系统分为两个模组，每个模组包含有二十个单电池进行串联连接；
S2、设置隔离变压器，在每个单体电池上均并联有隔离变压器，且在隔离变压电性连接单体电池一端上串联有4.2VDC/12VAC，以及在隔离变压器的另一端串联有12VAC/12ADC；
S3、设置辅助电池，在系统内设有至少两组铅酸辅助电池，且辅助电池分别通过均衡线实现与12VAC/12ADC进行电性连接，且在辅助电池上电性串联有系统DC/DC，且系统DC/DC与电池模组组成回路；
S4、设置电池系统BMS，在电池模组上电性连接有电池系统BMS，实现对电池系统进行管理，且实现对电池系统进行控制调节；
S5、充放电过程中，给单体低压电池供电，首先设定电池电压值，然后在电池模组进行充放电的过程中，如果单体电池电压低于设定值，此时辅助电池上的均衡线连接在12VAC/12ADC上，通过隔离变压器和4.2VDC/12VAC实现对低压单体电池供电；
S6、充放电过程中，单体高压电池放电，在电池模组充放电过程中，如果单体电池的电压高于设定值的时候，此时单体电池内的电压通过4.2VDC/12VAC、隔离变压器和12VAC/12ADC将电压传输给低压辅助电源内，将电量存储起来；
S7、充放电过程中，多组单体电池的电压过高或者过低，当多组单体电池的电压过高或者过低的时候，此时电池系统BMS会通过控制端口，控制每个单体的均衡回路，使得电压能够在电池模组和辅助电池之间达到均衡的能量转移。
优选的，所述步骤S1中两个电池模组上均采用21根导线的采样线束包进行电性串联，且每个电池模组均与电池系统BMS进行电性连接。
优选的，所述步骤S2中的12VAC/12ADC和4.2VDC/12VAC上均设有控制电源转换器的通讯接口，且控制电源转换器的通讯接口与电池系统BMS通讯连接。
优选的，所述步骤S3中的辅助电池均通过4平方毫米的均衡线与12VAC/12ADC进行电性连接，实现对电压的均衡调节。
优选的，所述步骤S3中的辅助电池上电性连接有辅助回路负载，并且在辅助回路负载上进行接地。
优选的，所述步骤S4中的电池系统BMS通过控制电源转换器的通讯接口实现对单体电池的电压进行检测，并且通过控制电源转换器的通讯接口实现对数据的传输。
优选的，所述步骤S5和S6中的辅助电池用以在高低压的时候进行供电和吸收电量，降低电池模组中的单体电池之间的电压差，使得电池模组之间的单体电池能够保持均衡。
优选的，所述步骤S7中的多单体电池的高低压同时存在的时候，可以通过电池系统BMS进行分别控制单体电池的冲放电的过程。
本发明的技术效果和优点：
通过多组单体电池进行串联在一起，并且通过一套电池管理系统实现对电池模组进行检测和控制，以及为了实现电池模组内的单体电池能够保持在没有电压差的情况下运行，在系统中设有电池控制系统辅助电源/铅酸电池12V，减小均衡电压和单体电压的压差，从而减小均衡电器成本，由于用同一个均衡辅助电源/铅酸电池做能量转移，提升均衡效率和提高电池的一致性。
附图说明
图1为本发明的方法步骤流程图；
图2为本发明的系统示意框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，包括如下步骤：
S1、串联电池系统，设有四十个单体电池串联组成电池系统，且电池系统分为两个模组，每个模组包含有二十个单电池进行串联连接；
S2、设置隔离变压器，在每个单体电池上均并联有隔离变压器，且在隔离变压电性连接单体电池一端上串联有4.2VDC/12VAC，以及在隔离变压器的另一端串联有12VAC/12ADC；
S3、设置辅助电池，在系统内设有至少两组铅酸辅助电池，且辅助电池分别通过均衡线实现与12VAC/12ADC进行电性连接，且在辅助电池上电性串联有系统DC/DC，且系统DC/DC与电池模组组成回路；
S4、设置电池系统BMS，在电池模组上电性连接有电池系统BMS，实现对电池系统进行管理，且实现对电池系统进行控制调节；
S5、充放电过程中，给单体低压电池供电，首先设定电池电压值，然后在电池模组进行充放电的过程中，如果单体电池电压低于设定值，此时辅助电池上的均衡线连接在12VAC/12ADC上，通过隔离变压器和4.2VDC/12VAC实现对低压单体电池供电；
S6、充放电过程中，单体高压电池放电，在电池模组充放电过程中，如果单体电池的电压高于设定值的时候，此时单体电池内的电压通过4.2VDC/12VAC、隔离变压器和12VAC/12ADC将电压传输给低压辅助电源内，将电量存储起来；
S7、充放电过程中，多组单体电池的电压过高或者过低，当多组单体电池的电压过高或者过低的时候，此时电池系统BMS会通过控制端口，控制每个单体的均衡回路，使得电压能够在电池模组和辅助电池之间达到均衡的能量转移。
具体的，所述步骤S1中两个电池模组上均采用21根导线的采样线束包进行电性串联，且每个电池模组均与电池系统BMS进行电性连接。
通过上述方案，可以使得单体电池能够实现串联，并且能够使得电池系统BMS能够对单体电池进行检测控制。
具体的，所述步骤S2中的12VAC/12ADC和4.2VDC/12VAC上均设有控制电源转换器的通讯接口，且控制电源转换器的通讯接口与电池系统BMS通讯连接。
通过上述方案，可以实现对直流电压进行转换，使得电压能够实现升降调节，并且控制电源转换器的通讯接口可以实现检测线路的连接和数据的传输控制。
具体的，所述步骤S3中的辅助电池均通过4平方毫米的均衡线与12VAC/12ADC进行电性连接，实现对电压的均衡调节。
通过上述方案，可以使得辅助电池能够实现对电池模组中的单体电池进行调节电压差，保持电池的均衡性。
具体的，所述步骤S3中的辅助电池上电性连接有辅助回路负载，并且在辅助回路负载上进行接地。
通过上述方案，可以使得辅助电池上过量电压能够实现消耗输出，防止辅助电池的电压过高。
具体的，所述步骤S4中的电池系统BMS通过控制电源转换器的通讯接口实现对单体电池的电压进行检测，并且通过控制电源转换器的通讯接口实现对数据的传输,所述步骤S5和S6中的辅助电池用以在高低压的时候进行供电和吸收电量，降低电池模组中的单体电池之间的电压差，使得电池模组之间的单体电池能够保持均衡，所述步骤S7中的多单体电池的高低压同时存在的时候，可以通过电池系统BMS进行分别控制单体电池的冲放电的过程。
通过上述方案，该处的电池系统BMS可以实现对单体电池进行控制，使得单体电池能够分别实现控制，进行不同高低电压的输放电，实现电池之将的均衡。
工作原理：
第一步，串联电池系统，设有四十个单体电池串联组成电池系统，且电池系统分为两个模组，每个模组包含有二十个单电池进行串联连接；
第二步，设置隔离变压器，在每个单体电池上均并联有隔离变压器，且在隔离变压电性连接单体电池一端上串联有4.2VDC/12VAC，以及在隔离变压器的另一端串联有12VAC/12ADC；
第三步，设置辅助电池，在系统内设有至少两组铅酸辅助电池，且辅助电池分别通过均衡线实现与12VAC/12ADC进行电性连接，且在辅助电池上电性串联有系统DC/DC，且系统DC/DC与电池模组组成回路；
第四步，设置电池系统BMS，在电池模组上电性连接有电池系统BMS，实现对电池系统进行管理，且实现对电池系统进行控制调节；
第五步，充放电过程中，给单体低压电池供电，首先设定电池电压值，然后在电池模组进行充放电的过程中，如果单体电池电压低于设定值，此时辅助电池上的均衡线连接在12VAC/12ADC上，通过隔离变压器和4.2VDC/12VAC实现对低压单体电池供电；
第六步，充放电过程中，单体高压电池放电，在电池模组充放电过程中，如果单体电池的电压高于设定值的时候，此时单体电池内的电压通过4.2VDC/12VAC、隔离变压器和12VAC/12ADC将电压传输给低压辅助电源内，将电量存储起来；
第七步，充放电过程中，多组单体电池的电压过高或者过低，当多组单体电池的电压过高或者过低的时候，此时电池系统BMS会通过控制端口，控制每个单体的均衡回路，使得电压能够在电池模组和辅助电池之间达到均衡的能量转移。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、串联电池系统，设有四十个单体电池串联组成电池系统，且电池系统分为两个模组，每个模组包含有二十个单电池进行串联连接；
S2、设置隔离变压器，在每个单体电池上均并联有隔离变压器，且在隔离变压电性连接单体电池一端上串联有4.2VDC/12VAC，以及在隔离变压器的另一端串联有12VAC/12ADC；
S3、设置辅助电池，在系统内设有至少两组铅酸辅助电池，且辅助电池分别通过均衡线实现与12VAC/12ADC进行电性连接，且在辅助电池上电性串联有系统DC/DC，且系统DC/DC与电池模组组成回路；
S4、设置电池系统BMS，在电池模组上电性连接有电池系统BMS，实现对电池系统进行管理，且实现对电池系统进行控制调节；
S5、充放电过程中，给单体低压电池供电，首先设定电池电压值，然后在电池模组进行充放电的过程中，如果单体电池电压低于设定值，此时辅助电池上的均衡线连接在12VAC/12ADC上，通过隔离变压器和4.2VDC/12VAC实现对低压单体电池供电；
S6、充放电过程中，单体高压电池放电，在电池模组充放电过程中，如果单体电池的电压高于设定值的时候，此时单体电池内的电压通过4.2VDC/12VAC、隔离变压器和12VAC/12ADC将电压传输给低压辅助电源内，将电量存储起来；
S7、充放电过程中，多组单体电池的电压过高或者过低，当多组单体电池的电压过高或者过低的时候，此时电池系统BMS会通过控制端口，控制每个单体的均衡回路，使得电压能够在电池模组和辅助电池之间达到均衡的能量转移。
2.根据权利要求1所述的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：所述步骤S1中两个电池模组上均采用21根导线的采样线束包进行电性串联，且每个电池模组均与电池系统BMS进行电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：所述步骤S2中的12VAC/12ADC和4.2VDC/12VAC上均设有控制电源转换器的通讯接口，且控制电源转换器的通讯接口与电池系统BMS通讯连接。
4.根据权利要求1所述的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：所述步骤S3中的辅助电池均通过4平方毫米的均衡线与12VAC/12ADC进行电性连接，实现对电压的均衡调节。
5.根据权利要求1所述的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：所述步骤S3中的辅助电池上电性连接有辅助回路负载，并且在辅助回路负载上进行接地。
6.根据权利要求1所述的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：所述步骤S4中的电池系统BMS通过控制电源转换器的通讯接口实现对单体电池的电压进行检测，并且通过控制电源转换器的通讯接口实现对数据的传输。
7.根据权利要求1所述的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：所述步骤S5和S6中的辅助电池用以在高低压的时候进行供电和吸收电量，降低电池模组中的单体电池之间的电压差，使得电池模组之间的单体电池能够保持均衡。
8.根据权利要求1所述的一种缩小均衡电路电压差和提高均衡效率的方法，其特征在于：所述步骤S7中的多单体电池的高低压同时存在的时候，可以通过电池系统BMS进行分别控制单体电池的冲放电的过程。
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