一種分布式的電池模塊主動均衡系統的製作方法

2023-05-18 10:59:31

專利名稱：一種分布式的電池模塊主動均衡系統的製作方法
技術領域：
一種分布式的電池模塊主動均衡系統技術領域[0001]本實用新型涉及電池均衡，特別涉及一種分布式的電池模塊主動均衡系統。
技術背景[0002]電池均衡是延長動力電池使用壽命，優化動力電池性能的一項很重要的工作，這是動力電池及電動汽車行業內的一個普遍共識。目前實際中普遍採用的電池均衡都是放電形式的被動均衡，均衡效果和強度受到很大限制。充電形式的主動均衡與放電形式的被動均衡相比在均衡效果和效率上有明顯優勢。[0003]發明人在實現本實用新型的過程中發現，現有技術中至少存在以下的缺點和不足[0004]集中式布置、裝配的主動均衡系統由於均衡充電線路很長，工作中均衡線路上的能量損耗和電壓壓降都不可以忽略，嚴重限制著主動均衡系統的發展與實際使用。實用新型內容[0005]本實用新型要解決的技術問題在於提供一種分布式的電池模塊主動均衡系統，該電池模塊主動均衡系統的均衡充電線路很短，使得均衡充電線路上的能量損耗和電壓壓降儘可能的減少到最低限度，實現主動均衡系統在實際應用中的普遍使用，為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是[0006]一種分布式的電池模塊主動均衡系統，包括至少四個電池單體和至少一個供電繼電器，所述供電繼電器通過供電繼電器控制線和電池管理系統相連；所述電池管理系統控制所述供電繼電器的閉合；每個所述電池單體對應配置有均衡模塊；所述均衡模塊通過均衡模塊供電線得到供電；所述電池管理系統通過均衡模塊控制線控制所述均衡模塊的工作狀態；所述電池管理系統通過採樣線採集所述電池單體的信息並依此分析單體電池的能量狀態，確定是否對所述電池單體進行均衡操作；所述均衡模塊通過均衡模塊輸出線對相應的所述電池單體進行充電均衡；所述均衡模塊和所述電池單體之間的安裝距離小於等於 3釐米，或所述均衡模塊通過PCB板安裝在所述電池單體的正負極上。[0007]所述均衡模塊的對外接口包括電源輸入端、均衡輸出端和使能控制端，所述電源輸入端與所述均衡模塊供電線相連，所述使能控制端和所述電池管理系統相連；所述均衡輸出端由所述均衡模塊控制通斷。[0008]所述均衡模塊供電線接AC220V、DC340V、DC12V和DC36V其中的一種。[0009]本實用新型提供的技術方案的有益效果是[0010]本實用新型提供了一種分布式的電池模塊主動均衡系統，該電池模塊主動均衡系統縮短了均衡充電線路，使得均衡充電線路上的能量損耗和電壓壓降儘可能的減少到最低限度，有效解決了均衡充電線路對主動均衡系統的限制，提高了電池單體的均衡效率和效果，實現主動均衡系統在實際應用中的普遍使用，延長動力電池使用壽命，優化動力電池使用性能；同時，根據系統要求確定均衡模塊的供電形式，擴大了電池模塊主動均衡系統的使用範圍。

圖1為本實用新型提供的ー種分布式的電池模塊主動均衡系統的結構示意圖；圖2為本實用新型提供的均衡模塊的對外接ロ的結構示意圖；圖3為本實用新型提供的ー種分布式的電池模塊主動均衡系統的工作方式示意 圖；圖4為本實用新型提供的ー種分布式的電池模塊主動均衡系統的工作方式的另
一示意圖。附圖中所列部件列表如下所示1:供電繼電器；2:供電繼電器控制線；3:均衡模塊供電線；4:均衡模塊控制線；5:採樣線；6:均衡模塊輸出線；7 電池動カ線；8 電池管理系統；9 均衡模塊；10 電池單體；11:電源輸入端；12:均衡輸出端；13 使能控制端。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新 型實施方式作進ー步地詳細描述。為了縮短電池模塊主動均衡系統的均衡充電線路，使均衡充電線路上的能量損耗 和電壓壓降儘可能的減少到最低限度，實現主動均衡系統在實際應用中的普遍使用，本實 用新型實施例提供了ー種分布式的電池模塊主動均衡系統，參見圖1和圖2，詳見下文描 述ー種分布式的電池模塊主動均衡系統，包括至少四個電池單體10和至少ー個供 電繼電器1，供電繼電器1通過供電繼電器控制線2和電池管理系統8相連；電池管理系統 8控制供電繼電器1的閉合；每個電池單體10對應配置有均衡模塊9 ；均衡模塊9通過均衡 模塊供電線3得到供電；電池管理系統8通過均衡模塊控制線4控制均衡模塊9的工作狀 態；電池管理系統8通過採樣線5採集電池単體10的信息並依此分析電池單體10的能量 狀態，確定是否對電池単體10進行均衡操作；均衡模塊9通過均衡模塊輸出線6對相應的 電池單體10進行充電均衡；均衡模塊9和電池單體10之間的安裝距離小於等於3釐米，或 均衡模塊9通過PCB板安裝在電池單體10的正負極上。其中，均衡模塊9的對外接ロ包括電源輸入端11、均衡輸出端12和使能控制端 13，電源輸入端11與均衡模塊供電線3相連，使能控制端13和電池管理系統8相連；均衡 輸出端12由均衡模塊9控制通斷。即均衡模塊9未使能吋，均衡輸出端12處於斷路狀態；均衡模塊9使能吋，均衡輸 出端12處於通路狀態；電池管理系統8通過使能控制端13對均衡模塊9進行使能控制；均 衡模塊9通過電源輸入端11接收均衡模塊供電線3 (連接著均衡供電電源)的供電。[0028]其中，均衡模塊9和電池單體10之間的安裝距離小於等於3釐米，或均衡模塊9通過PCB板安裝在電池單體10的正負極上，即均衡模塊9安裝在被均衡的電池單體10附近3 釐米內，或均衡模塊9通過PCB板直接焊接在電池單體10的正負極上，或可以採用其他的方式安裝在電池單體10的正負極上，具體實現時，本實用新型實施例對此不做限制。通過該設計縮短了均衡充電線路，減小均衡充電線路上的能量損耗和均衡充電線路對均衡強度的限制。[0029]其中，可以根據使用者的要求確定均衡模塊9的供電形式，一旦系統確定，均衡模塊9的供電形式也是確定的，例如[0030]根據系統要求確定均衡模塊9的供電形式均衡模塊供電線3接AC220V、DC340V、 DC12V和DC36V其中的一種；或，[0031]均衡模塊供電線3接高壓的AC220V和DC340V或低壓的DC12V DC36V，實現電池模塊主動均衡系統對多種供電形式的適應，使其能夠滿足不同主動均衡系統的多種需求。[0032]其中，對於電池單體10或由電池單體10組成的單個電池包通過電池動力線7給均衡模塊9供電，既將均衡模塊供電線3與電池動力線7並聯同時接受供電繼電器1的控制，可以實現均衡模塊9或電池包內部電池單體10的能量均衡，及能量狀態高的電池單體 10放電給能力狀態低的電池單體10充電。[0033]由於電池管理系統8對均衡模塊9僅進行開關控制，電池模塊主動均衡系統裝配前，需要根據電池單體10的類型確定均衡模塊9的輸出能力。電池管理系統8需要配備有足夠多的控制埠用於各均衡模塊9的獨立控制。[0034]其中，分布式的電池模塊主動均衡系統對均衡模塊9的供電形式的選擇可以實現電池系統級別(整個電池組)或電池模塊級別(電池模塊內部)中所有電池單體10間的互相充電，但是不限於此，如果使用者要求使用電池組給均衡模塊9供電，實現能量狀態高的電池單體10放電給能量低的電池單體10充電，這個分布式的電池模塊主動均衡系統能夠實現使用者要求。但只是其中一種工作實現形式，具體實現時，根據均衡模塊9的供電電源的不同，來確定對均衡模塊9的供電形式，本實用新型實施例對此不做限制。[0035]下面參見圖3和圖4詳細介紹一下分布式的電池模塊主動均衡系統的工作原理， 參見下文[0036]分布式的電池模塊主動均衡系統開始工作時，電池管理系統8根據採樣線5得到電池單體信息來分析電池單體10的能量狀態及單體電池10 —致性狀況，並依此控制均衡模塊9的工作，電池管理系統8通過供電繼電器控制線2控制供電繼電器1閉合，給均衡模塊9供電，電池管理系統8通過均衡模塊控制線4對所有的均衡模塊9進行獨立控制，均衡模塊9通過均衡模塊輸出線6對相應的電池單體10進行充電均衡。參見圖3，給出了一個電池單體10均衡過程中電池模塊主動均衡系統工作的步驟如下所示[0037](1)電池管理系統8通過採樣線5得到電池單體10的信息來分析電池單體的能量狀態及一致性狀況，確定是否進行均衡操作，如果是，執行步驟O)；如果否，結束工作，不進行均衡操作；[0038](2)電池管理系統8通過供電繼電器控制線2，控制供電繼電器1閉合，均衡模塊 9通過均衡模塊供電線3得到供電，啟動均衡過程；[0039](3)電池管理系統8通過均衡模塊控制線4控制均衡模塊9的工作狀態，啟動輸出或關閉輸出；[0040](4)均衡進行中，電池管理系統8通過採樣線5得到的信息判斷是否結束對該電池單體10的均衡操作，如果是，執行步驟(5)；如果否，執行步驟(6)；[0041](5)電池模塊主動均衡系統切斷對均衡模塊9的供電，均衡操作結束；[0042](6)電池管理系統8保持對電池單體10的狀態檢測，並執行步驟(4)。[0043]由於電池單體10存在的不一致性，使得各個電池單體10完成均衡操作的時間不一致，為此圖4中給出了多個電池單體10均衡過程中電池模塊主動均衡系統工作過程，當其中一個電池單體10完成均衡操作後，還需判斷其他的電池單體是否完成均衡操作，直到所有的電池單體10完成均衡操作後，電池模塊主動均衡系統的均衡操作結束。[0044]綜上所述，本實用新型實施例提供了一種分布式的電池模塊主動均衡系統，該電池模塊主動均衡系統縮短了均衡充電線路，使得均衡充電線路上的能量損耗和電壓壓降儘可能的減少到最低限度，有效解決了均衡充電線路對主動均衡系統的限制，提高了電池單體的均衡效率和效果，實現主動均衡系統在實際應用中的普遍使用，延長動力電池使用壽命，優化動力電池使用性能；同時，通過均衡模塊供電線接多種電源形式，擴大了電池模塊主動均衡系統的使用範圍。[0045]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。[0046]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。權利要求1.一種分布式的電池模塊主動均衡系統，包括至少四個電池單體(10)和至少一個供電繼電器(1)，其特徵在於，所述供電繼電器(1)通過供電繼電器控制線( 和電池管理系統(8)相連；所述電池管理系統(8)控制所述供電繼電器(1)的閉合；每個所述電池單體(10)對應配置有均衡模塊(9)；所述均衡模塊(9)通過均衡模塊供電線C3)得到供電；所述電池管理系統( 通過均衡模塊控制線(4)控制所述均衡模塊(9)的工作狀態；所述電池管理系統(8)通過採樣線(5)採集所述電池單體(10)的信息並依此分析電池單體(10)的能量狀態，確定是否對所述電池單體(10)進行均衡操作；所述均衡模塊(9)通過均衡模塊輸出線(6)對相應的所述電池單體(10)進行充電均衡；所述均衡模塊(9)和所述電池單體(10)之間的安裝距離小於等於3釐米，或所述均衡模塊(9)通過PCB板安裝在所述電池單體(10)的正負極上。
2.根據權利要求1所述的一種分布式的電池模塊主動均衡系統，其特徵在於，所述均衡模塊(9)的對外接口包括電源輸入端(11)、均衡輸出端(12)和使能控制端(13)，所述電源輸入端(11)與所述均衡模塊供電線C3)相連，所述使能控制端(1 和所述電池管理系統(8)相連；所述均衡輸出端(1 由所述均衡模塊(9)控制通斷。
3.根據權利要求1或2所述的一種分布式的電池模塊主動均衡系統，其特徵在於，所述均衡模塊供電線⑶接AC220V、DC340V、DC12V和DC36V其中的一種。
專利摘要本實用新型公開了一種分布式的電池模塊主動均衡系統，供電繼電器通過供電繼電器控制線和電池管理系統相連；電池管理系統控制供電繼電器的閉合；每個電池單體對應配置有均衡模塊；均衡模塊通過均衡模塊供電線得到供電；電池管理系統通過均衡模塊控制線控制均衡模塊的工作狀態；電池管理系統通過採樣線採集電池單體的信息來分析電池單體的能量狀態，確定是否對電池單體進行均衡操作；均衡模塊通過均衡模塊輸出線對相應的電池單體進行充電均衡；均衡模塊和電池單體之間的安裝距離小於等於3釐米，或均衡模塊通過PCB板安裝在電池單體的正負極上。縮短了均衡充電線路，使得均衡輸出線上的能量損耗和電壓壓降儘可能的減少到最低限度。
文檔編號H02J7/00GK202276161SQ20112035346
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者劉青山, 宮學庚, 梁楓, 王穎, 韓毅, 馬宇坤 申請人:天津清源電動車輛有限責任公司