CN203674735U - 一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统 - Google Patents
一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203674735U CN203674735U CN201320678414.0U CN201320678414U CN203674735U CN 203674735 U CN203674735 U CN 203674735U CN 201320678414 U CN201320678414 U CN 201320678414U CN 203674735 U CN203674735 U CN 203674735U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- positive pole
- lead
- master control
- acid battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 25
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统：包括上位机、至少一个均衡子系统、一铅酸电池；均衡子系统由一个主控中继模块及其分别连接控制的4个隔离均衡模块构成，主控中继模块输出PWM控制信号控制各个隔离均衡模块充放电动作，收集各个隔离均衡模块对应的采集数据并完成与上位机之间的通信；主控中继模块经CAN总线连接上位机、各个隔离均衡模块一端的两个接头并联连接铅酸电池两端而另一端的两个接头则接在电动汽车电池组的两端；铅酸电池和各电动汽车电池组都接有电流电压采样电路，采样信号经隔离后都传送到主控中继模块。本实用新型可对单体电池与铅酸电池进行电流可控的双向能量交换，对单体电池进行充放电均衡，提高电池组效率的硬件电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统。
背景技术
出于对能源和环境的考虑，电动汽车因其节能环保而得到快速发展。受目前电池制造技术水平的限制，单体锂电池在性能上还不能满足电动车领域的实际应用，组合成为现有技术条件下锂电池满足高功率高能量动力源要求的有效途径，一般采用串并联结合的方式对单体电池加以利用。但是这种组合除了对单体电池的性能指标提出了很高的要求外，同时往往会产生电池不一致的问题。电池的不一致是指同规格、同型号的电池在电压、内阻、容量、自放电率等方面存在参数差异的现象。电池的一致性问题直接决定了整组电池的使用性能，从而影响到电动汽车的动力性和续驶里程。
由于电池组一致性问题的存在，成组电池在可用容量和使用寿命等方面远不及单体电池，并且加大了对电池进行管理和控制的困难程度。实践表明，当电池组的一致性问题发展到个别电池发生容量大幅度减小、内阻显著提高等情况时，整组电池的性能会在短时间内快速恶化，从而使得整个电池组报废。所以电池组均衡管理技术作为解决电池组一致性问题的主要手段，对电池的成组使用有着至关重要的作用。
均衡电路作为实现均衡的硬件载体，直接关系到均衡实施的效果。目前均衡电路拓扑结构形式丰富多样，可以分为能量消耗型均衡和无损均衡两类。前者主要是指电阻放电式均衡方式，它通过在电池两端并联电阻对电池进行放电，消耗电池多余的能量来实现均衡目的，这种方法具有实现简单、成本低廉的优点，是早期主要的均衡方案，同时也存在能量浪费、散热处理、均衡时间长等问题。
无损均衡是指在不同电池间进行能量传递来实现均衡，目前也存在很多种的实现形式：如利用开关器件和大容量电容的组合实现在相邻电池之间传递能量，实现相互间的均衡方式。此外还有通过开关阵列选择向指定的电池充电，该方法的能量流动方向是固定的，即用整组电池的能量来补充能量低的单体电池来实现均衡。
目前的均衡系统存在难以验证、均衡电路灵活性差、能量浪费的不足之处.
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题,就是提供一种可对单体电池与铅酸电池进行电流可控的双向能量交换，对单体电池进行充放电均衡，提高电池组效率的硬件电路.
解决上述技术问题,本实用新型采取的技术方案为：
一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统，其特征是：包括上位机、至少一个均衡子系统、一铅酸电池；所述的均衡子系统由一个主控中继DSP模块及其分别连接控制的4个隔离均衡模块构成，主控中继DSP模块为DSP主控制器，功能是输出PWM控制信号控制各个隔离均衡模块充放电动作、收集各个隔离均衡模块对应的采集数据并完成与上位机之间的通信；所述的主控中继DSP模块经CAN总线连接上位机、各个隔离均衡模块一端的两个接头并联连接在铅酸电池两端而另一端的两个接头则接在电动汽车电池组的两端；所述的铅酸电池和各电动汽车电池组都接有电流电压采样电路，采样信号经隔离后都传送到主控中继DSP模块。
所述的主控中继DSP模块组成和连接关系为：单片机MCU经隔离后分别连接有CAN模块、电流检测模块和电压检测模块，还经ePWM并隔离后连接4个均衡模块，同时还外接指示灯、硬件看门狗和存储器，另有供电电源经电源变换后给单片机MCU供电，CAN模块发送BMS信号。
所述的隔离均衡模块也可称为有源钳位双向反激变换器，其拓扑关系为：
有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的正极出来后分两条支路：一支路经一次侧电感L1后接铅酸电池V1正极，另一支路经电感Lm后再分为两分支：一分支接回有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极、另一分支依次经并联有二极管的开关管S3的正极、第一电容C1正极后接到铅酸电池V1正极；
有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极出来后经并联的第三电容Vds1正极、第一二极管Cr1负极、开关管S1的S极后再经第一采样电阻Rs1最后接至铅酸电池V1负极；
有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的正极出来经二次侧电感L2后接单体锂电池V2正极；
有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的负极出来后分两条支路：一支依次经并联有二极管的开关管S4的正极、第二电容C2正极后接到单体锂电池V2正极，另一支路经并联的第四电容Vds2正极、第二二极管Cr2的负极、开关管S2后再经第二采样电阻Rs2最后接单体锂电池V2负极。
所述的开关管Q1、Q2、Q3、Q4均为高频MOSFET，采样电阻Rs1与V1串联，为一次侧电流采样，Rs2与V2串联，为二次侧电流采样，电压采样为电阻并联分压采样，电压采样通过电阻分压采得，一次侧和二次侧的电流电压信号经过隔离后都传送到主控中继DSP模块。
有益效果：
（1）本实用新型将均衡系统模块化，对于不同电池组可以任意增加或者减少均衡子系统，以适应不同使用场合。
（2）本实用新型采用数字DSP控制，可以与上位机配合通讯，电流高精度连续可调（-4A到+4A），适应于各种充放电方案。
（3）此均衡电路为可控双向能量传递，均衡损耗小。
（3）对于充放电电流都可以即时数字调节，
（4）DSP可与上位机通过CAN通讯，可以适应多节点。
附图说明
图1为本实用新型的均衡系统组成及均衡连接示意图；
图2为本实用新型均衡系统的主控中继DSP模块原理示意图；
图3为本实用新型均衡系统的隔离均衡模块电路图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，本实用新型的电动汽车电池组的可控电流均衡系统实施例，包括上位机、4个均衡子系统和一铅酸电池。
每个均衡子系统由一个主控中继DSP模块及其分别连接控制的4个隔离均衡模块构成，主控中继模块为DSP主控制器，功能是输出PWM控制信号控制各个隔离均衡模块充放电动作，收集各个隔离均衡模块对应的采集数据并完成与上位机之间的通信；均衡子系统的主控中继DSP模块经CAN总线连接上位机、各个隔离均衡模块一端的两个接头并联连接铅酸电池两端而另一端的两个接头则接在电动汽车电池组的两端；铅酸电池和各电动汽车电池组都接有电流电压采样电路，采样信号经隔离后都传送到主控中继DSP模块。
主控中继DSP模块组成和连接关系为：单片机MCU经隔离后分别连接有CAN模块、电流检测模块和电压检测模块，还经ePWM并隔离后连接4个均衡模块，同时还外接指示灯、硬件看门狗和存储器，另有供电电源经电源变换后给单片机MCU供电，CAN模块发送BMS信号。
隔离均衡模块也可称为有源钳位双向反激变换器，其拓扑关系为：
有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的正极出来后分两条支路：一支路经一次侧电感L1后接铅酸电池V1正极，另一支路经电感Lm后再分为两分支：一分支接回有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极、另一分支依次经并联有二极管的开关管S3的正极、第一电容C1正极后接到铅酸电池V1正极；
有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极出来后经并联的第三电容Vds1正极、第一二极管Cr1负极、开关管S1的S极后再经第一采样电阻Rs1最后接至铅酸电池V1负极；
有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的正极出来经二次侧电感L2后接单体锂电池V2正极；
有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的负极出来后分两条支路：一支依次经并联有二极管的开关管S4的正极、第二电容C2正极后接到单体锂电池V2正极，另一支路经并联的第四电容Vds2正极、第二二极管Cr2的负极、开关管S2后再经第二采样电阻Rs2最后接单体锂电池V2负极。
开关管Q1、Q2、Q3、Q4均为高频MOSFET，采样电阻Rs1与V1串联，为一次侧电流采样，Rs2与V2串联，为二次侧电流采样，电压采样为电阻并联分压采样，电压采样通过电阻分压采得，一次侧和二次侧的电流电压信号经过隔离后都传送到主控中继DSP模块。
本实用新型的可控电流均衡系统具有以下特点：
（1）采用模块化的设计思路，整体框架应用了主从结构，均衡系统工作过程中，由上位机（BMS电池管理系统）计算得出电池的平均状态，随后确定需要均衡的电池单体，将信息指令发送到指定CAN地址的中继DSP，中继DSP读取CAN数据之后，对电池序号进行判断，指定PWM端口输出控制信号，开始对指定电池的进行均衡；每个单体电池都通过均衡模块与铅酸电池相连接，以实现单体电池对铅酸电池的双向无损均衡。
（2）eCAN协议的设定:其中数据域中，低两个字节传输预设电流值（0x222—0xEEE）对应的十进制为（546—3822），（即-4A—4A）；第三个字节为判断充电、放电、停机判断位，(0x03)为校准、（0x05）为充电、（0x07）为放电、（0x09）为停机；第四字节为均衡线路选择控制字节；第五个字节设置截止电压。
电流指标：
所以此电流均衡系统的充电范围为0.5A到4A；放电范围为-0.5A到-4A，能够实现电流每200mA精度可调，要求误差在±5％以内。
电压指标：
Buck工作时，要求电压输入在20V-28V之间都达到输出电流要的，并在此波动范围内，恒流输出正常。
效率指标：
Buck模式工作效率85%以上，Boost模式工作效率70%以上。
Claims (3)
1.一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统，其特征是：包括上位机、至少一个均衡子系统、一铅酸电池；所述的均衡子系统由一个主控中继DSP模块及其分别连接控制的4个隔离均衡模块构成，主控中继DSP模块为DSP主控制器，功能是输出PWM控制信号控制各个隔离均衡模块充放电动作、收集各个隔离均衡模块对应的采集数据并完成与上位机之间的通信；所述的主控中继DSP模块经CAN总线连接上位机、各个隔离均衡模块一端的两个接头并联连接在铅酸电池两端而另一端的两个接头则接在电动汽车电池组的两端；所述的铅酸电池和各电动汽车电池组都接有电流电压采样电路，采样信号经隔离后都传送到主控中继DSP模块。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池组的可控电流均衡系统，其特征是：所述的主控中继DSP模块组成和连接关系为：单片机MCU经隔离后分别连接有CAN模块、电流检测模块和电压检测模块，还经ePWM并隔离后连接4个均衡模块，同时还外接指示灯、硬件看门狗和存储器，另有供电电源经电源变换后给单片机MCU供电，CAN模块发送BMS信号。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电池组的可控电流均衡系统，其特征是：所述的隔离均衡模块也称为有源钳位双向反激变换器，其拓扑关系为：
有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的正极出来后分两条支路：一支路经一次侧电感（L1）后接铅酸电池（V1）正极，另一支路经电感（Lm）后再分为两分支：一分支接回有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极、另一分支依次经并联有二极管的开关管（S3）的正极、第一电容（C1）正极后接到铅酸电池（V1）正极；
有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极出来后经并联的第三电容（Vds1）正极、第一二极管（Cr1）负极、开关管（S1）的S极后再经第一采样电阻（Rs1）最后接至铅酸电池（V1）负极；
有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的正极出来经二次侧电感（L2）后接单体锂电池（V2）正极；
有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的负极出来后分两条支路：一支依次经并联有二极管的开关管（S4）的正极、第二电容（C2）正极后接到单体锂电池（V2）正极，另一支路经并联的第四电容（Vds2）正极、第二二极管（Cr2）的负极、开关管（S2）后再经第二采样电阻（Rs2）最后接单体锂电池（V2）负极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320678414.0U CN203674735U (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320678414.0U CN203674735U (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203674735U true CN203674735U (zh) | 2014-06-25 |
Family
ID=50970990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320678414.0U Expired - Fee Related CN203674735U (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203674735U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104734306A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-06-24 | 中投仙能科技（苏州）有限公司 | 一种锂电池管理系统 |
| CN105162200A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-16 | 华南理工大学 | 一种分层电池组均衡电路 |
| US9685796B2 (en) | 2015-05-18 | 2017-06-20 | Ford Global Technologies, Llc | Current balancing device for parallel battery cells in an electrified vehicle |
| CN110048488A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-23 | 西北工业大学 | 一种串联电池组主动均衡模块的级联结构及均衡控制方法 |
| CN110239396A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 山东大学 | 基于双向反激变换器的电池组均衡模块、系统及控制方法 |
-
2013
- 2013-10-30 CN CN201320678414.0U patent/CN203674735U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104734306A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-06-24 | 中投仙能科技（苏州）有限公司 | 一种锂电池管理系统 |
| US9685796B2 (en) | 2015-05-18 | 2017-06-20 | Ford Global Technologies, Llc | Current balancing device for parallel battery cells in an electrified vehicle |
| CN105162200A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-16 | 华南理工大学 | 一种分层电池组均衡电路 |
| CN110048488A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-23 | 西北工业大学 | 一种串联电池组主动均衡模块的级联结构及均衡控制方法 |
| CN110239396A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 山东大学 | 基于双向反激变换器的电池组均衡模块、系统及控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103595092A (zh) | 一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统 | |
| CN100581024C (zh) | 蓄电池组或超级电容器组充放电快速均衡装置 | |
| CN202840594U (zh) | 一种电动汽车动力锂电池能量均衡系统 | |
| CN203674735U (zh) | 一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统 | |
| WO2021104190A1 (zh) | 多个电池的并联充放电管理系统 | |
| CN106356927A (zh) | 一种锂电池组soc均衡系统及方法 | |
| CN102664433A (zh) | 基于双向dc/dc的电池均衡系统 | |
| CN106300545A (zh) | 一种用于液态金属电池的主动均衡控制装置及控制方法 | |
| CN103606998A (zh) | 一种采用动态基准的电池均压控制方法 | |
| CN205509600U (zh) | 一种新型锂电池组双层均衡控制装置 | |
| CN104868532A (zh) | 一种基于Cuk斩波电路双向桥臂的串联蓄电池组双向能量均衡器及其控制方法 | |
| CN104578288A (zh) | 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法 | |
| CN104734260A (zh) | 一种动力电池均衡充电方法及系统 | |
| CN202231461U (zh) | 一种动力电池组充放电均衡控制系统 | |
| CN102856942A (zh) | 锂离子电池组充放电全方位均衡管理装置 | |
| CN203896026U (zh) | 电动汽车蓄电池组主动均衡系统 | |
| CN103124094A (zh) | 电动汽车动力电池组的主动式均衡装置 | |
| CN101599560A (zh) | 锂二次电池组的充电装置及充电方法 | |
| CN203086217U (zh) | 一种用于电动汽车的锂电池管理系统 | |
| CN106329590A (zh) | 一种高安全可靠的主动均衡电路系统 | |
| CN103066642B (zh) | 一种电池组内单体电池之间的能量均衡控制系统 | |
| CN105244926A (zh) | 锂离子动力电池组均衡充电系统 | |
| CN116599179A (zh) | 一种面向大规模储能系统的电池主动均衡方法 | |
| CN103607002A (zh) | 一种电池均衡充电方法 | |
| CN203014420U (zh) | 一种具有单体电池间能量均衡控制的电池管理系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140625 |