CN206277966U - 一种汽车动力电池模组间电压均衡系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车动力电池模组间电压均衡系统，所述系统包括：主控单元、蓄电池、N个组间均衡单元及对应的N个动力电池模组；每个组间均衡单元包括MCU和DC/DC模块；MCU通过CAN总线与主控单元相连，采集动力电池模组的电压，将采集结果传输给主控单元；主控单元对各组间均衡单元上报的采集结果排序，对电压最大值和电压最小值的动力电池模组的MCU发出控制信号；DC/DC模块与MCU相连，根据控制信号给对应的动力电池模组放电或充电；蓄电池通过供电母线与DC/DC模块相连，转移动力电池模组放电或充电时产生的能量。本实用新型公开的所述均衡系统可以缩短组间均衡的时间，提高组间均衡的效率及延长动力电池的使用寿命，还可以实时反应整体电容的真实情况。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及动力电池电压均衡技术领域，尤其涉及一种汽车动力电池模组间电压均衡系统。
背景技术
能源危机和环境恶化已成为传统汽车发展的最大障碍，而发展电动汽车能够很好的解决这些问题。电动汽车不仅能够减少燃油消耗，提高经济性，而且还能降低尾气的排放，提高环境质量。电动汽车的关键技术之一是动力电池,其中动力电池的使用寿命和续驶里程至关重要。而使用寿命和续航里程跟动力电池在使用过程中的一致性程度密切相关。
为了保持动力电池的一致性，不仅需要对每个动力电池模组内部进行单体电池的电压均衡，还需要对动力电池模组之间进行电压均衡。关于动力电池模组之间的电压均衡方案，现有技术是通过对系统中电压较高的动力电池模组进行单向的放电均衡，直接用于系统自身均衡模块的工作功耗，来实现动力电池模组间电压均衡的效果。然而一般情况下电压较高的动力电池为了达到均衡所放出的电能远远大于系统自身工作消耗的能量，若想消耗掉所有放出的能量就需要多次分级的放电处理，所以该方案在短期内无法快速的实现动力电池的一致性。而且由于整体电容性能是由电压最低的动力电池模组决定，因此在只对电压较高的动力电池模组进行放电处理的这段时间内，整体电容性能会出现停滞不变化的情况，使得用户不能实时掌握整体电容能量使用的真实情况，续航里程和使用寿命得不到保障。
实用新型内容
本实用新型提供一种汽车动力电池模组间电压均衡系统，以实现模组间电压的快速均衡。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种汽车动力电池模组间电压均衡系统，其特征在于，包括：主控单元、蓄电池、N个组间均衡单元及对应的N个动力电池模组，其中：
每个组间均衡单元包括MCU和DC/DC模块；
所述MCU，通过CAN总线与所述主控单元相连，用于采集动力电池模组的电压，并将采集结果传输给所述主控单元；
所述主控单元，用于对各组间均衡单元上报的所述采集结果进行排序，对于电压最大值和电压最小值的动力电池模组的MCU，发出控制信号；
所述DC/DC模块与所述MCU相连，用于根据所述MCU接收到的控制信号给对应的动力电池模组放电或者充电；
所述蓄电池通过供电母线与所述DC/DC模块相连，用于转移动力电池模组放电或者充电时产生的能量。
进一步地，所述均衡系统中，所述蓄电池还用于通过供电母线给所述N个组间均衡单元和所述主控单元供电。
进一步地，所述均衡系统中，所述N个动力电池模组串联在主功率母线上。
进一步地，所述均衡系统中，所述DC/DC模块为双向功率变换器。
进一步地，所述均衡系统中，所述MCU具体用于周期性采集电压并上报，以请求所述主控单元更新动力电池模组的排序，并进行充放电控制。
进一步地，所述均衡系统中，所述N个组间均衡单元及对应的N个动力电池模组中N为大于1的自然数。
本实用新型公开的所述均衡系统通过周期性地对电压最小值和电压最大值的动力电池模组充放电，以实现能量转移，能够解决短期内无法达到整体动力电池能量一致的问题，不仅缩短了组间均衡的时间，提高了组间均衡的效率及延长了动力电池的使用寿命，还可以实时反应整体电容的真实情况。
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一提供的一种汽车动力电池模组间电压均衡系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的汽车动力电池模组间电压均衡流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本实用新型实施例一提供的一种汽车动力电池模组间电压均衡系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供一种汽车动力电池模组间电压均衡系统，通过周期性地对电压最小值和电压最大值的动力电池模组充放电，以实现能量转移，能够解决短期内无法达到整体动力电池能量一致的问题。
所述均衡系统，包括：主控单元10、蓄电池20、N个组间均衡单元30及对应的N个动力电池模组40，N为大于或等于2的自然数，其中：
每个组间均衡单元30包括MCU31和DC/DC模块32；
所述MCU31，通过CAN总线与所述主控单元10相连，用于采集动力电池模组40的电压，并将采集结果传输给所述主控单元10；
所述主控单元10，用于对各组间均衡单元30上报的所述采集结果进行排序，对于电压最大值和电压最小值的动力电池模组40的MCU31，发出控制信号；
所述DC/DC模块32与所述MCU31相连，用于根据所述MCU31接收到的控制信号给对应的动力电池模组40放电或者充电；
所述蓄电池20通过供电母线与所述DC/DC模块32相连，用于转移动力电池模组40放电或者充电时产生的能量。
需要说明的是，所述主控单元10在对各组件均衡单元30上报的所述采集结果进行排序时，如果动力电池模组40中电压最大值和电压最小值的差值仅为1～2个单位，则可选的，无需进行电压均衡；如果动力电池模组40中电压最大值和电压最小值的差值较大时，意味着动力电池模组40间电压存在较大的差异(即存在电压的不均衡)，此时有必要进行电压的均衡，若不进行模组间电压的均衡，则动力电池模组间40的电压差异很有可能会越来越大，然而由于整体电容性能是由电压最低的动力电池模组40决定，所以最终会严重影响动力电池模组40的使用寿命，导致续航里程得不到保障。
需要说明的是，所述N个组间均衡单元30及对应的N个动力电池模组40中N为大于1的自然数。
具体的，所述MCU31具体用于周期性采集电压并上报给所述主控单元10，以请求所述主控单元10更新动力电池模组40的排序，并接收所述主控单元10发出的控制信号进行对对应动力电池模组40的充放电控制。
优选的，所述DC/DC模块32为双向功率变换器，可以对动力电池模组40进行充电和放电。
优选的，所述蓄电池20还用于通过供电母线给所述N个组间均衡单元30和所述主控单元10供电。
需要说明的是，所述组间均衡单元30中的MCU31采集各个动力电池模组40的电压以及DC/DC模块32对动力电池模组40进行的充电放电、所述主控单元10对采集结果的排序以及对MCU31发出的对应动力电池模组40的控制信号等工作都需要得电才能完成，是电压均衡过程中必须的工作耗能，由所述蓄电池20通过供电母线给各单元供电。
优选的，所述N个动力电池模组串联在主功率母线上。
具体的，所述N个动力电池模组串联在主功率母线上，所述动力电池模组中的多个动力电池单体也串联在主功率母线上，每个动力电池单体为一个超级电容器。在进行组间电压均衡之前各个动力电池模组会先通过各自对应的模组均衡电路进行组内均衡，可通过模组均衡电路实现，由于组内均衡为现有技术，本实用新型实施例不对此做详细介绍。
为了更加清晰的展现本实用新型实施例一的方案实施过程，下面以一具体电压均衡实例进行详细介绍，如图2所示，图2为动力电池模组间电压均衡流程示意图，步骤如下:
S110、蓄电池通过供电母线给组间均衡单元以及主控单元供电。
S120、组间均衡单元中的MCU采集各动力电池模组的电压，并通过CAN总线上传给主控单元。
S130、主控单元收集到所有动力电池模组的电压后进行排序，选出模组中电压的最大值和最小值。
S140、主控单元通过CAN总线对对应的组间均衡单元中的MCU发出控制信号。
S150、MCU接收控制信号后控制开启DC/DC模块给对应的动力电池模组放电、充电，然后返回S120。
需要说明的是，执行S150后返回S120的意思是通过所述MCU周期性采集电压并上报给所述主控单元，以请求所述主控单元更新动力电池模组的排序，开启相应的组间均衡单元中DC/DC给动力电池模组进行充电或者放电，最终使所有动力电池模组电压达到均衡。
具体的，主控单元通过所述CAN总线与各所述组间均衡单元中的MCU连接，控制各组间均衡单元间的充放电实施各动力电池模组间的均衡管理。各均衡单元中的DC/DC及蓄电池均连接供电母线，供电母线连接至各组间均衡单元并为其供电。所述的DC/DC模块为双向功率变换器，可以对动力电池模组进行充电和放电。
DC/DC模块与蓄电池组成动力电池模组之间电压均衡能量转移系统，由于DC/DC模块(双向功率变换器)的存在，该系统能对电压高的动力电池模组进行放电均衡，对电压低的动力电池模组进行充电均衡，可以快速的提高整体动力电池模组或电池的一致性。
本实用新型公开的所述均衡系统通过周期性地对电压最小值和电压最大值的动力电池模组充放电，以实现能量转移，能够解决短期内无法达到整体动力电池能量一致的问题，不仅缩短了组间均衡的时间，提高了组间均衡的效率及延长了动力电池的使用寿命，还可以实时反应整体电容的真实情况。
可选的，本实用新型实施例一中所述主控单元，对各组间均衡单元上报的所述采集结果的处理方式还可以是通过计算得到各动力电池模组电压的平均值，然后根据所述平均值对高于平均值的动力电池模组进行放电，对低于平均值的动力电池模组进行充电，以实现动力电池模组间电压均衡的一次到位。鉴于电动汽车在运行过程中会耗能，即动力电池模组的电压一直在减少，可能会导致在计算出平均值到电压均衡的过程中，整体电容容量发生的变化影响最终的电压均衡情况，因此，此种方式最合适的场景为电动汽车驻车时动力电池模组间电压均衡。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (5)
1.一种汽车动力电池模组间电压均衡系统，其特征在于，包括：主控单元、蓄电池、N个组间均衡单元及对应的N个动力电池模组，N为大于或等于2的自然数，其中：
每个组间均衡单元包括MCU和DC/DC模块；
所述MCU，通过CAN总线与所述主控单元相连，用于采集动力电池模组的电压，并将采集结果传输给所述主控单元；
所述主控单元，用于对各组间均衡单元上报的所述采集结果进行排序，对于电压最大值和电压最小值的动力电池模组的MCU，发出控制信号；
所述DC/DC模块与所述MCU相连，用于根据所述MCU接收到的控制信号给对应的动力电池模组放电或者充电；
所述蓄电池通过供电母线与所述DC/DC模块相连，用于转移动力电池模组放电或者充电时产生的能量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄电池还用于通过供电母线给所述N个组间均衡单元和所述主控单元供电。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N个动力电池模组串联在主功率母线上。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述DC/DC模块为双向功率变换器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述MCU具体用于周期性采集电压并上报，以请求所述主控单元更新动力电池模组的排序，并进行充放电控制。
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| 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 |
| CN113650527A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-16 | 东风柳州汽车有限公司 | 动力电池电压均衡方法、装置、设备及存储介质 |
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