CN207939219U - 一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统及均衡装置 - Google Patents

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Abstract

一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统及均衡装置，均衡系统包含多个分别串联在相邻两个支路电池组的正极上的均衡装置，均衡装置包含：设置在高压箱内的均衡继电器、均衡电阻、并联继电器、电流传感器、控制单元和高压接插件，均衡继电器与均衡电阻串联，其串联后的两端分别连接高压接插件，均衡继电器的控制线圈连接控制单元，并联继电器两端分别连接高压接插件，并联继电器的控制线圈连接控制单元，电流传感器串联相邻两个支路电池组的正极，电流传感器的通信线束连接控制单元，将采集的电流值上传至控制单元。本实用新型装配控制灵活，能够有效减小并联系统各支路环流，提高了电池组系统的安全性和可靠性。

Description

一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统及均衡装置
技术领域
本实用新型涉及锂离子动力电池系统领域，尤其涉及一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统及均衡装置。
背景技术
随着新能源电动汽车的普及，电池组系统已得到广泛应用。近年来，电动汽车对电池组充放电倍率的要求越来越高，这对系统中的高压连接部件、动力母线以及高压电气元件的过流能力是一种考验，在保证电池组充放电性能不受影响的前提下，目前最有效的解决方法是采用多支路并联的方式连接系统，从而降低每支路承载的电流，多支路并联系统的另一大优势在于当某一支路出现故障无法继续放电时将其断开，剩余支路不受影响，保证车辆继续行驶，这对用户而言无疑更具吸引力。
然而多支路并联的电池组系统也因其特殊性存在着一些难题，最为突出的就是各支路间的环流问题。由于各支路电池的一致性存在差异，在各支路上的充放电电流大小不同，或当单一支路由于故障退出放电后，其余支路继续工作，该支路故障排除后与其余支路电压存在较大差异，如在以上情况下直接将电压差异较大的各支路并联，会产生强大的冲击环流，损坏电池以及电气元件。
实用新型内容
本实用新型提供一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统及均衡装置，装配控制灵活，能够有效减小并联系统各支路环流，提高了电池组系统的安全性和可靠性。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统，包含：多个分别串联在相邻两个支路电池组的正极上的均衡装置；
所述的均衡装置包含：均衡继电器、均衡电阻、并联继电器、电流传感器、控制单元、高压接插件、高压箱；
所述的高压箱用于固定安装均衡继电器、均衡电阻、并联继电器、电流传感器和控制单元；
所述的高压接插件固定安装在高压箱壁上，用于连接相邻两个支路电池组的正极；
均衡继电器与均衡电阻串联，其串联后的两端分别连接高压接插件，该均衡继电器与均衡电阻用于减小并联支路的环流，均衡继电器的控制线圈连接控制单元，由控制单元控制其通断；
并联继电器两端分别连接高压接插件，并联继电器的控制线圈连接控制单元，由控制单元控制其通断，该并联继电器与均衡继电器配合，实现均衡模式与行驶模式的转换；
电流传感器串联相邻两个支路电池组的正极，采集环流的电流值，电流传感器的通信线束连接控制单元，将采集的电流值上传至控制单元，该电流值作为结束均衡及继电器粘连故障的判断依据。
所述的均衡继电器的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞0.5*单支路电池组的额定容量。
所述的均衡电阻的额定电阻=单支路电池组的最高电压/（0.5*单支路电池组额定容量），额定功率＞单支路电池组的最高电压*0.5*单支路电池组额定容量。
所述的并联继电器的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞单支路允许通过的最大电流。
N支路并联的电池组系统包含N-1个均衡装置。
本实用新型还提供一种用于多支路并联车用动力电池组系统的均衡装置，该均衡装置串联在相邻两个支路电池组的正极上；
所述的均衡装置包含：均衡继电器、均衡电阻、并联继电器、电流传感器、控制单元、高压接插件、高压箱；
所述的高压箱用于固定安装均衡继电器、均衡电阻、并联继电器、电流传感器和控制单元；
所述的高压接插件）固定安装在高压箱壁上，用于连接相邻两个支路电池组的正极；
均衡继电器与均衡电阻串联，其串联后的两端分别连接高压接插件，该均衡继电器与均衡电阻用于减小并联支路的环流，均衡继电器的控制线圈连接控制单元，由控制单元控制其通断；
并联继电器两端分别连接高压接插件，并联继电器的控制线圈连接控制单元，由控制单元控制其通断，该并联继电器与均衡继电器配合，实现均衡模式与行驶模式的转换；
电流传感器）串联相邻两个支路电池组的正极，采集环流的电流值，电流传感器的通信线束连接控制单元，将采集的电流值上传至控制单元，该电流值作为结束均衡及继电器粘连故障的判断依据。
所述的均衡继电器的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞0.5*单支路电池组的额定容量。
所述的均衡电阻的额定电阻=单支路电池组的最高电压/（0.5*单支路电池组额定容量），额定功率＞单支路电池组的最高电压*0.5*单支路电池组额定容量。
所述的并联继电器的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞单支路允许通过的最大电流。
本实用新型装配控制灵活，能够有效减小并联系统各支路环流，提高了电池组系统的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统的电路图。
图2是均衡装置的结构示意图。
图3是本实用新型提供的一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统的控制逻辑图。
具体实施方式
以下根据图1～图3，具体说明本实用新型的较佳实施例。
如图1所示，本实用新型提供一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统，包含：多个分别串联在相邻两个支路电池组的正极上的均衡装置。
如图1和图2所示，所述的均衡装置包含：均衡继电器1、均衡电阻2、并联继电器3、电流传感器4、控制单元5、高压接插件6、高压箱7。
所述的高压箱7用于固定安装均衡继电器1、均衡电阻2、并联继电器3、电流传感器4和控制单元5；
所述的高压接插件6固定安装在高压箱7壁上，用于连接相邻两个支路电池组的正极；
均衡继电器1与均衡电阻2串联，其串联后的两端分别连接高压接插件6，该均衡继电器1与均衡电阻2用于减小并联支路的环流，均衡继电器1的控制线圈连接控制单元5，由控制单元5控制其通断；
并联继电器3两端分别连接高压接插件6，并联继电器3的控制线圈连接控制单元5，由控制单元5控制其通断，该并联继电器3与均衡继电器1配合，实现均衡模式与行驶模式的转换；
电流传感器4串联相邻两个支路电池组的正极，采集环流的电流值，电流传感器4的通信线束连接控制单元5，将采集的电流值上传至控制单元5，该电流值作为结束均衡及继电器粘连故障的判断依据。
所述的均衡继电器1的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞0.5*单支路电池组的额定容量。
所述的均衡电阻2的额定电阻=单支路电池组的最高电压/（0.5*单支路电池组额定容量），额定功率＞单支路电池组的最高电压*0.5*单支路电池组额定容量。
所述的并联继电器3的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞单支路允许通过的最大电流。
如果有N支路并联的电池组系统，则需要接入N-1个均衡装置，对于不同并联支路个数的系统，仅需要改变接入高压箱的数量即可，提高了装置的灵活性。所述的每个高压箱的一对高压接插件6通过高压母线分别与相邻两支路电池组的正极连接，高压接插件6可连接线径为25mm²~95mm²的动力母线，防水性能要求IP67，适用于市场上多数电池组系统的要求。
如图3所示，本实用新型的工作原理如下：
当系统上电时，控制单元5控制均衡继电器1闭合，各支路电池组开始均衡，此时处于均衡模式，当电流传感器4上报的电流值＜0.6*并联继电器3允许带载吸合的电流值时，控制单元5控制并联继电器3闭合，1s后控制单元5控制均衡继电器1断开，停止均衡，退出均衡模式，进入行驶模式；如果电流传感器4上报的电流值≥0.6*并联继电器3允许带载吸合的电流值，则继续均衡；在降低环流的情况下完成各支路的均衡，提高了安全性。
继电器的额定电流是指继电器闭合后，继电器允许长时间通过的电流值；允许带载吸合的电流值是当继电器的两个主触点有压差时，闭合瞬间在继电器上产生的电流，在继电器的产品规格书上有定义这个电流，对同一个继电器而言，该电流越大，使用寿命越短，使用方要根据这个曲线选取可接受的寿命次数，该次数对应的电流就是允许带载吸合的电流值，乘0.6是再留一定余量。
当系统下电时，控制单元5控制并联继电器3和均衡继电器1断开，检测电流传感器4上报的电流值，如果电流≠0A，判断继电器粘连故障，否则正常下电。
本实用新型装配控制灵活，能够有效减小并联系统各支路环流，提高了电池组系统的安全性和可靠性。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统，其特征在于，包含：多个分别串联在相邻两个支路电池组的正极上的均衡装置；
所述的均衡装置包含：均衡继电器（1）、均衡电阻（2）、并联继电器（3）、电流传感器（4）、控制单元（5）、高压接插件（6）、高压箱（7）；
所述的高压箱（7）用于固定安装均衡继电器（1）、均衡电阻（2）、并联继电器（3）、电流传感器（4）和控制单元（5）；
所述的高压接插件（6）固定安装在高压箱（7）壁上，用于连接相邻两个支路电池组的正极；
均衡继电器（1）与均衡电阻（2）串联，其串联后的两端分别连接高压接插件（6），该均衡继电器（1）与均衡电阻（2）用于减小并联支路的环流，均衡继电器（1）的控制线圈连接控制单元（5），由控制单元（5）控制其通断；
并联继电器（3）两端分别连接高压接插件（6），并联继电器（3）的控制线圈连接控制单元（5），由控制单元（5）控制其通断，该并联继电器（3）与均衡继电器（1）配合，实现均衡模式与行驶模式的转换；
电流传感器（4）串联相邻两个支路电池组的正极，采集环流的电流值，电流传感器（4）的通信线束连接控制单元（5），将采集的电流值上传至控制单元（5），该电流值作为结束均衡及继电器粘连故障的判断依据。
2.如权利要求1所述的多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统，其特征在于，所述的均衡继电器（1）的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞0.5*单支路电池组的额定容量。
3.如权利要求1所述的多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统，其特征在于，所述的均衡电阻（2）的额定电阻=单支路电池组的最高电压/（0.5*单支路电池组额定容量），额定功率＞单支路电池组的最高电压*0.5*单支路电池组额定容量。
4.如权利要求1所述的多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统，其特征在于，所述的并联继电器（3）的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞单支路允许通过的最大电流。
5.如权利要求1所述的多支路并联车用动力电池组系统的均衡系统，其特征在于，N支路并联的电池组系统包含N-1个均衡装置。
6.一种用于多支路并联车用动力电池组系统的均衡装置，其特征在于，该均衡装置串联在相邻两个支路电池组的正极上；
所述的均衡装置包含：均衡继电器（1）、均衡电阻（2）、并联继电器（3）、电流传感器（4）、控制单元（5）、高压接插件（6）、高压箱（7）；
所述的高压箱（7）用于固定安装均衡继电器（1）、均衡电阻（2）、并联继电器（3）、电流传感器（4）和控制单元（5）；
所述的高压接插件（6）固定安装在高压箱（7）壁上，用于连接相邻两个支路电池组的正极；
均衡继电器（1）与均衡电阻（2）串联，其串联后的两端分别连接高压接插件（6），该均衡继电器（1）与均衡电阻（2）用于减小并联支路的环流，均衡继电器（1）的控制线圈连接控制单元（5），由控制单元（5）控制其通断；
并联继电器（3）两端分别连接高压接插件（6），并联继电器（3）的控制线圈连接控制单元（5），由控制单元（5）控制其通断，该并联继电器（3）与均衡继电器（1）配合，实现均衡模式与行驶模式的转换；
电流传感器（4）串联相邻两个支路电池组的正极，采集环流的电流值，电流传感器（4）的通信线束连接控制单元（5），将采集的电流值上传至控制单元（5），该电流值作为结束均衡及继电器粘连故障的判断依据。
7.如权利要求6所述的用于多支路并联车用动力电池组系统的均衡装置，其特征在于，所述的均衡继电器（1）的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞0.5*单支路电池组的额定容量。
8.如权利要求6所述的用于多支路并联车用动力电池组系统的均衡装置，其特征在于，所述的均衡电阻（2）的额定电阻=单支路电池组的最高电压/（0.5*单支路电池组额定容量），额定功率＞单支路电池组的最高电压*0.5*单支路电池组额定容量。
9.如权利要求6所述的用于多支路并联车用动力电池组系统的均衡装置，其特征在于，所述的并联继电器（3）的额定电压＞单支路电池组的最高电压，额定电流＞单支路允许通过的最大电流。
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US11476681B2 (en) * 2018-10-12 2022-10-18 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management apparatus and method

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