CN204732937U - 一种锂离子电池组均衡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池组均衡系统，一级均衡模块对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；二级均衡模块对相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；三级均衡模块对相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；处理器获取电压信息，并依据电压信息生成均衡控制指令，以控制一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作。上述技术方案中，由上述一级均衡模块、二级均衡模块、三级均衡模块及处理器组成的均衡系统结构简单、成本低，并且通过修改处理器中的均衡算法就可以方便快捷地改变整个均衡系统的均衡机制，以此实现了简单便捷地对各均衡模块工作状态进行控制的目的。

Description

一种锂离子电池组均衡系统

技术领域

本实用新型涉及电池均衡技术领域，特别是涉及一种锂离子电池组均衡系统。

背景技术

当今，由各节电池单元串联连接形成的锂离子电池组被广泛应用于电动汽车中，以此作为电动汽车的能量来源。

在使用锂电子电池组的过程中，由于每节电池单元的参数在出厂时的细微差别，以及使用过程中不同内阻、不同环境温度等原因，都可能会导致不同电池单元的充电、放电速率不同。当它们串联在一起组成电池组并进行充电时，就有可能出现在充电时有部分电池单元提前充满电，而放电时部分电池单元提前放完电的情况。因此，锂离子电池组必须要有均衡系统来均衡上述的不平衡情况。

现有技术中，通常采用主动均衡方案对电池组进行均衡，主动均衡方案均衡电流大，能量损耗较少，但是整个均衡系统的结构比较复杂，成本也很高，并且很难实现对均衡模块的当前工作状态进行控制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种锂离子电池组均衡系统，以实现均衡系统结构简单、成本低，且简单快捷地对均衡模块工作状态进行控制操作的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种锂离子电池组均衡系统，包括：

对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息的一级均衡模块；

对所述锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡的二级均衡模块；

对所述锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡的三级均衡模块；

以及与所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块均相连，获取所述电压信息，并依据所述电压信息生成均衡控制指令，以控制所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作的处理器；

其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，所述两节电池单元为所述一级均衡模块均衡的相邻单节电池单元，所述四节电池单元为所述二级均衡模块均衡的相邻两节电池单元。

优选的，所述处理器和所述一级均衡模块均具有RS485通信接口，所述处理器利用RS485通信协议获取所述一级均衡模块采集的电压信息。

优选的，还包括：

对所述锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作的过压保护子模块。

优选的，还包括：

当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警的报警模块。

优选的，所述过压保护子模块包括控制芯片和外部MOS管。

以上本实用新型提供的一种锂离子电池组均衡系统中，一级均衡模块对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；二级均衡模块对锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；三级均衡模块对锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；处理器获取电压信息，并依据该电压信息生成均衡控制指令，以控制一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作。由于处理器中有预先设置的均衡算法，这个均衡算法决定了整个系统的均衡机制，因此，通过修改处理器中的均衡算法就可以方便快捷地改变整个均衡系统的均衡机制，以此实现了简单便捷地对各均衡模块工作状态进行控制的目的。同时，由上述一级均衡模块、二级均衡模块、三级均衡模块及处理器组成的均衡系统结构简单、成本低，当锂离子电池组中电池单元的数目需要增减时，只需要增减相应的均衡模块数量，就可以快速地完成方案的修改。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种锂离子电池组均衡系统的一结构框图示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种锂离子电池组均衡系统的另一结构框图示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种锂离子电池组均衡系统的再一结构框图示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种锂离子电池组均衡系统，以实现均衡系统结构简单、成本低，且简单快捷地对均衡模块工作状态进行控制操作的目的。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1示出了本实用新型实施例提供的一种锂离子电池组均衡系统的结构框图示意图，图2示出了本实用新型实施例提供的一种锂离子电池组均衡系统的另一结构框图示意图。图中，BAT1、BAT2、……均为单节电池单元；

本实用新型的锂离子电池组均衡系统100包括一级均衡模块101、二级均衡模块102、三级均衡模块103及处理器104，具体可以包括如下内容：

一级均衡模块101对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息；

二级均衡模块102对锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡；

三级均衡模块103对锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡；

处理器104获取电压信息，并依据电压信息生成均衡控制指令，以控制一级均衡模块101、二级均衡模块102及三级均衡模块103执行相应的状态均衡操作；

具体地，根据实际需要，处理器104可以对上述各均衡模块下达强制均衡控制指令，以强制控制个均衡模块执行相应的状态均衡操作；

进一步地，对于处理器104获取电压信息的方式，处理器104和一级均衡模块101均具有RS485通信接口，处理器104可以利用RS485通信协议获取一级均衡模块101采集的电压信息。在实际应用中，处理器104可以为电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)，以下以BMS为例进行说明；

其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，两节电池单元为一级均衡模块101均衡的相邻单节电池单元，四节电池单元为二级均衡模块102均衡的相邻两节电池单元。

具体地，结合附图进行举例说明：

一级均衡模块101对相邻的BAT7和BAT8之间的状态进行均衡；

二级均衡模块102对两节电池单元I和两节电池单元II之间的状态进行均衡，其中，两节电池单元I由BAT7和BAT8构成，两节电池单元II由BAT5和BAT6构成，这里的两节电池单元I和两节电池单元II均为两节电池单元；

三级均衡模块103对四节电池单元①和四节电池单元②之间的状态进行均衡，其中，四节电池单元①由相邻的两节电池单元I和两节电池单元II构成，四节电池单元②由相邻的两节电池单元III和两节电池单元IV构成，两节电池单元III由BAT3和BAT4构成，两节电池单元IV由IBAT1和BAT2构成。

上述本实施例所公开的锂离子电池组均衡系统，由于BMS中有预先设置的均衡算法，这个均衡算法决定了整个系统的均衡机制，因此，通过修改处理器104中的均衡算法就可以方便快捷地改变整个均衡系统的均衡机制，也就是说，只需要升级BMS软件就能完成均衡方案升级，以此实现了简单便捷地对各均衡模块工作状态进行控制的目的。同时，由上述一级均衡模块101、二级均衡模块102、三级均衡模块103及处理器104组成的均衡系统结构简单、成本低，当锂离子电池组中电池单元的数目需要增减时，只需要增减相应的均衡模块数量，就可以快速地完成方案的修改。

除此之外，在锂离子电池组均衡系统中，能量在电池间传递，减少了能量的损耗。

参考图2和图3，图3示出了本实用新型实施例提供的一种锂离子电池组均衡系统的再一结构框图示意图，为了提高系统的可靠性，一级均衡模块101还包括过压保护子模块，基于此，还可以利用该过压保护子模块对锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作。本实施例中，电压采样和过压保护优选的只需要在一级均衡模块101中实现，该模块通过485通信向BMS上传电压信息，BMS根据电池组整体的电压信息下达均衡控制指令，强制控制一、二、三级均衡模块103的均衡状态。

具体地，控制芯片OR-ing FET Controller和外部MOS管共同构成过压保护模块；

为了进一步地提高系统的可靠性，本实用新型实施例中，均衡系统100还可以包括报警模块，即系统100拥有一条独立的紧急报警通道，当获取一级均衡模块101采集的电压信息的过程出现异常时，报警模块启动紧急报警。这时，为了保证各均衡模块的正常工作，一级均衡模块101、二级均衡模块102及三级均衡模块103进入自主均衡模式，不再由BMS统一控制。

综上可以看出，本实用新型实施例实现了采样通信保护控制均衡的一体化设计，将电压采样、过压保护、工作状态控制、电池均衡、数据通信等各种功能整合为一个均衡模块，并采用多级均衡结构，其中一级均衡模块101负责单节之间的电池均衡，二级均衡模块102负责两节和两节之间的电池均衡，三级均衡模块103负责四节和四节之间的电池均衡。进一步地，采用多级的独立均衡单元构建整个均衡系统，根据需要增减均衡单元的数量；在一级均衡单元中增加采样功能，将采样数据传给BMS以后，控制整个均衡系统的工作状态；能量在电池间传递，减少了能量的损耗。

以上对本实用新型所提供的一种锂离子电池组均衡系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的系统及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种锂离子电池组均衡系统，其特征在于，包括：

对锂离子电池组中相邻单节电池单元之间的状态进行均衡，并采集单节电池单元的电压信息的一级均衡模块；

对所述锂离子电池组中相邻两节电池单元之间的状态进行均衡的二级均衡模块；

对所述锂离子电池组中相邻四节电池单元之间的状态进行均衡的三级均衡模块；

以及与所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块均相连，获取所述电压信息，并依据所述电压信息生成均衡控制指令，以控制所述一级均衡模块、二级均衡模块及三级均衡模块执行相应的状态均衡操作的处理器；

其中，所述锂离子电池组包括至少一节电池单元，所述两节电池单元为所述一级均衡模块均衡的相邻单节电池单元，所述四节电池单元为所述二级均衡模块均衡的相邻两节电池单元。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器和所述一级均衡模块均具有RS485通信接口，所述处理器利用RS485通信协议获取所述一级均衡模块采集的电压信息。

3.如权利要求1或2任意一项所述的系统，其特征在于，还包括：

对所述锂离子电池组中单节电池单元执行过压保护操作的过压保护子模块。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：

当获取所述一级均衡模块采集的电压信息的过程出现异常时，启动紧急报警的报警模块。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述过压保护子模块包括控制芯片和外部MOS管。