CN1607708A - 锂离子动力蓄电池均衡电路 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子动力蓄电池均衡电路，每一个蓄电池模块有一套均衡电路，至少二个单元蓄电池模块串联，蓄电池模块V正负端各接继电器J、串接自复保险丝S，通过转换开关K1、K2分别接放电电阻R、恒流控制DCDC变换器，在整体电池组中，根据电池模块设定的目标均衡电压及平衡的最大容量差或最大电压差充低放高，由继电器网络切换恒流控制DCDC变换器充电或定电阻放电。本发明能保证每个单体电池之间的电压差不超过某一设定的范围，改善动力蓄电池之间的不均衡，减少蓄电池模块的维修和更换，提高蓄电池的使用寿命，降低混合动力电动汽车或燃料电池汽车的成本。

Description

锂离子动力蓄电池均衡电路
                      技术领域
本发明涉及一种电池均衡技术，尤其是一种混合动力电动汽车或燃料电池汽车锂离子动力蓄电池管理系统均衡电路。
                      背景技术
电池管理系统(BMS)要保证HEV(混合驱动汽车)或FCV(燃料电池汽车)的操作安全可靠，使蓄电池有一个比较长的寿命。具体包括：过充电保护，过放电保护，过热保护，各单体电池的电压保持均衡等。由于工艺、成本等原因，各单体动锂离子力电池之间不可避免会存在差异性，所以在电池使用过程当中，各单体电池电压之间会存在差异，导致电压较高的电池容易过充。而电压较低的电池容易过放，影响电池的寿命，而且这种现象也会导致蓄电池管理系统的SOC估算出现较大偏差，影响了电池的正常使用。
                      发明内容
本发明目的是在锂离子动力蓄电池管理系统中采用一种均衡电路(EQU)来保证每个单体电池之间的电压差不超过某一设定的范围，改善动力蓄电池之间的不均衡，减少蓄电池模块的维修和更换，提高蓄电池的使用寿命，降低混合动力电动汽车或燃料电池汽车的成本。
为实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现。
锂离子动力蓄电池均衡电路，每一个蓄电池模块有一套均衡电路，至少二个单元蓄电池模块串联，蓄电池模块V正负端各接继电器J、串接自复保险丝S，通过转换开关K1、K2分别接放电电阻R、恒流控制DCDC变换器，在整体电池组中，根据电池模块设定的目标均衡电压及平衡的最大容量差或最大电压差充低放高，由继电器网络切换恒流控制DCDC变换器充电或定电阻放电。恒流控制DCDC变换器由车载12V蓄电池供电，其恒流值根据所平衡的电池设定，并且设有最大电压保护，对于锂离子电池，该平衡电压可设为4.2V。放电电阻阻值根据所平衡的电池而定。电池组单体电池的电压采集与平衡电路采用四线制，可提高电池电压采集的精度。
本发明由于在锂离子动力蓄电池管理系统中采用了上述均衡电路(EQU)技术，能保证每个单体电池之间的电压差不超过某一设定的范围，改善动力蓄电池之间的不均衡，减少蓄电池模块的维修和更换，提高蓄电池的使用寿命，降低混合动力电动汽车或燃料电池汽车的成本。
                         附图说明
附图1是本发明的电路原理图。
                         具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1中，锂离子动力蓄电池均衡电路，每一个蓄电池模块有一套均衡电路，至少二个单元蓄电池模块串联，蓄电池模块V正负端各接继电器J、串接自复保险丝S，通过转换开关K1、K2分别接放电电阻R、恒流控制DCDC变换器。由于锂离子动力电池在开路的条件下，单体锂离子电池的荷电状态(SOC)与其开路电压(OCV)存在一定的关系，对单体电池电压实现均衡就能够达到平衡电池荷电状态的目的；由试验数据得到不同温度下的OCV对应SOC的关系曲线，通过高精度的单体电池电压测量模块得到单体电池的电压，根据采集的单体电池电压来决定是否需要进行平衡以及哪一个电池需要平衡，并通过均衡电路达到均衡的目的。因此将电池组划分为若干模块，每一个模块采用一套均衡电路，在此均衡电路中，根据整体电池组的状态，对电池模块设定的目标均衡电压及平衡的最大容量差或最大电压差；采用充低放高的做法，充电采用恒流控制DCDC变换器进行充电，放电采用定电阻进行放电，在每个模块中只有一个恒流DCDC变换器和一个放电电阻，通过继电器网络对其进行切换。考虑到该锂离子动力电池是放在整个汽车电路当中，在整车这个大系统中还有一个车载12V蓄电池，采用用车载12V蓄电池给恒流DCDC变换器供电，这样从整车角度看，锂离子电池通过给12V车载电池充电，然后12V车载电池又通过DCDC给电压低的单体电池充电，所以从总体上看等于整个蓄电池组的电压给电压低的单体电池充电，这种做法的效率比较高。但是在整个电池组中有可能存在极个别的单体电池电压会高出其他单体电池很多，在这种情况下如果还是采用“充低”的作法把其他单体电池的电压都充到接近该“极个别单体电池”的电压显然是很困难的。所以此时采用一个放电电阻把该高电压单体电池的电压适当放低，使其不至于高出其他单体电池电压很多。平衡所用DC-DC采用恒流控制方式，其恒流值根据所平衡的电池设计，并且设有最大电压保护，对于锂离子电池，该平衡电压可设为4.2V；平衡所用的放电电阻为也要根据所平衡的电池设计，另外，为了避免继电器损坏或其它原因导致的短路，可在该电路中设置自恢复保险丝，电池组单体电池的电压采集与平衡电路采用四线制，提高电池电压采集的精度。

Claims (5)

1.一种锂离子动力蓄电池均衡电路，每一个蓄电池模块有一套均衡电路，至少二个单元蓄电池模块串联，其特征在于，所述蓄电池模块V正负端各接继电器J、串接自复保险丝S，通过转换开关K1、K2分别接放电电阻R、恒流控制DCDC变换器，在整体电池组中，根据电池模块设定的目标均衡电压及平衡的最大容量差或最大电压差充低放高，由继电器网络切换恒流控制DCDC变换器充电或定电阻放电。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力蓄电池均衡电路，其特征在于，所述恒流控制DCDC变换器由车载12V蓄电池供电。
3.根据权利要求1所述的锂离子动力蓄电池均衡电路，其特征在于，所述恒流控制DCDC变换器，其恒流值根据所平衡的电池设定，并且设有最大电压保护，对于锂离子电池，该平衡电压可设为4.2V。
4.根据权利要求1所述的锂离子动力蓄电池均衡电路，其特征在于，所述放电电阻阻值根据所平衡的电池而定。
5.根据权利要求1所述的锂离子动力蓄电池均衡电路，其特征在于，电池组单体电池的电压采集与平衡电路采用四线制，可提高电池电压采集的精度。
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