一種動力電池組的均衡維護裝置的製作方法

2023-10-17 21:08:24 2

專利名稱：一種動力電池組的均衡維護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及新能源動力電池領域，是一種動力電池組的均衡維護裝置。
背景技術：
動力電池組是由2個或更多單體電池串聯構成的，通常，動力電池組還包括動力電池管理系統，即BMS，BMS用來測量並收集各單體電池的電壓、溫度等各種狀態信息。電池組電壓等於單個電池電壓之和。帶上負載之後，負載的電流是由串聯的電池共同提供。如果對電池進行充電，充電器需要向串聯的電池組提供充電電流。在這兩種情況下，所有電池的放電和充電電流是相同的。在整個生命周期內，電池將要進行數百次甚至 數千次的充放電。此時，各單體電池的性能將會不一致，有些電池會變得與其他電池有些失配。如果這種現象沒有得到改善，一個或多個電池可能會欠充電或過充電，這兩種現象都會導致整組電池的容量下降，嚴重影響使用。改善這種狀況的方法被稱電池維護，動力鋰電池維護的最常見最有效的方法就是電池均衡。均衡是強制所有電池具有相同電壓的過程。現有技術中，一般是採用無源均衡，均衡電路使用均衡總線，該總線的電壓等於所有電池的平均電壓。超過均衡總線電壓的電池通過均衡電路對低於均衡總線電壓的電池充電。其本質是通過雙向DC/DC變換器，將電壓較高的電池的能量轉移到電壓較低的電池，達到電池電壓均衡。電池組充電過程中，各落後電池單體電池的電壓升的較快，充電結束後，落後電池單體電池的電壓比其它正常單體電池的高，如果用以上技術均衡電池，則該單體電池的能量將轉移到其它電池，其實質是將容量小的電池的能量轉移到能量大的電池，也就造成電池組的容量下降。現有技術中，有採用有源均衡的，即對單體電壓高的單體通過負載放電，對單體電壓低的通過外部電源充電，但這方法沒有利用電池管理系統(BMS)資源，方案較複雜。

發明內容
本發明的目的是提供一種動力電池組的均衡維護裝置，用以解決現有均衡維護裝置結構複雜的問題。為實現上述目的，本發明的方案是一種動力電池組的均衡維護裝置，包括用於與
動力電池組中各單體電池--對應的充電器，每個充電器的充電輸出通過一個對應的可控
開關連接對應的單體電池，所述各充電器與可控開關受控連接於一個控制模塊，該控制模塊設有用於與動力電池組的BMS通訊連接的通訊單元；控制模塊通過動力電池組的BMS獲取每隻單體電池的電壓信息，以進行均衡控制控制模塊比較最高單體電壓與最低單體電壓，當最高單體電壓與最低單體電壓超過設定值時，進行均衡，控制模塊控制充電器與可控開關為所有與最高單體電壓差值超過設定值的單體電池進行充電，直至這些單體電池與最高單體電壓差值小於設定值為止。所述各充電器的輸入端並接在一起，用於連接外接輸入電源。本發明在很大程度上解決了動力電池在充放電過程中電池不均壓的問題。由於利用了動力電池組的BMS，直接從BMS獲取各單體電池的電壓，省去了現有均衡維護裝置中的電壓測量模塊，大大簡化了均衡維護裝置的結構。本發明採用有源均衡，外接電源通過充電器對電池組中電壓較低的單體電池進行充電，當該電池電壓升高到與最高單體電壓接近時，停止充電。


圖I是本發明一種動力電池組均衡維護裝置結構圖。圖2是本發明均衡維護過程流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。如圖I所示，動力電池組(右側虛線框)包括若干串聯的單體電池和動力電池管理 系統(BMS)。均衡維護裝置(左側虛線框)包括與各單體電池一一對應的充電器，每個充電器對應一個可控開關，充電器的充電輸出通過對應的可控開關連接對應的單體電池。充電器、可控開關與單體電池構成一個充電迴路，各充電迴路之間相互獨立。如圖I為包括三個單體電池的動力電池組，充電器I、可控開關SI與單體電池Cl構成充電迴路I，充電器2、可控開關S2與單體電池C2構成充電迴路2，充電器3、可控開關S3與單體電池C3構成充電迴路3。所有的充電器與可控開關均受控於一個控制模塊，控制模塊控制各充電迴路的通斷。所有充電器的輸入均連接同一外接電源。外接電源為交流電源，充電器為交流輸入、直流可控輸出的充電器，由於屬於現有技術，在此不再贅述。控制模塊設有通訊單元，用於與動力電池組的BMS通訊連接，獲取每隻單體電池的電壓信息，控制模塊據此信息進行比較判斷，以進行均衡控制控制模塊比較最高單體電壓與最低單體電壓，當最高單體電壓與最低單體電壓超過設定值時，進行均衡，控制模塊控制充電器與可控開關為所有與最高單體電壓差值超過設定值的單體電池進行充電，直至這些單體電池與最高單體電壓差值小於設定值為止。如圖2，首先，控制模塊經比較得到最高單體電壓Vmax和最低單體電壓Vmin，並判定Vmax與Vmin的差值是否小於5mV。如果是，則動力電池組均衡一致性很好，不需要均衡，程序結束；如果大於5mV，則控制模塊設定Vmax為基準電壓Ns』並查詢所有與基準電壓Vs差值大於5mV的單體電池，結合圖1，設定單體電池Cl與Ns的壓差大於5mV。其次，控制模塊控制充電器I啟動，且充電器I輸出電壓高於基準電壓Vs,控制模塊控制可控開關SI閉合，開始充電，此過程中，控制模塊不斷讀取單體電池Cl的電壓信息，並判斷Vs與其差值是否小於5mV。如果是，則關閉充電器1，並斷開可控開關SI，均衡結束；如果仍大於5mV，則繼續循環讀取單體電池Cl的電壓信息，直到Vs與單體電池Cl的電壓差值小於5mV，控制模塊關閉充電器1，並斷開可控開關SI，均衡結束。從整個均衡維護過程可知，本發明可以實現動力電池組內各單體電池電壓均衡，在該均衡維護過程中，容量較小的電池的能量並沒有被轉移，整組電池的容量得到提升。
權利要求
1.一種動力電池組的均衡維護裝置，其特徵在於，包括用於與動力電池組中各單體電池對應的充電器，每個充電器的充電輸出通過一個對應的可控開關連接對應的單體電池，所述各充電器與可控開關受控連接於一個控制模塊，該控制模塊設有用於與動力電池組的BMS通訊連接的通訊單元；控制模塊通過動力電池組的BMS獲取每隻單體電池的電壓信息，以進行均衡控制控制模塊比較最高單體電壓與最低單體電壓，當最高單體電壓與最低單體電壓超過設定值時，進行均衡，控制模塊控制充電器與可控開關為所有與最高單體電壓差值超過設定值的單體電池進行充電，直至這些單體電池與最高單體電壓差值小於設定值為止。
2.根據權利要求I所述的動力電池組的均衡維護裝置，其特徵在於，所述各充電器的輸入端並接在一起，用於連接外接輸入電源。
全文摘要
本發明涉及一種動力電池組的均衡維護裝置，包括用於與動力電池組中各單體電池一一對應的充電器，每個充電器的充電輸出通過一個對應的可控開關連接對應的單體電池，所述各充電器與可控開關受控連接於一個控制模塊，該控制模塊設有用於與動力電池組的BMS通訊連接的通訊單元。由於利用了動力電池組的BMS，直接從BMS獲取各單體電池的電壓，省去了現有均衡維護裝置中的電壓測量模塊，大大簡化了均衡維護裝置的結構。
文檔編號H02J7/00GK102709964SQ201210143778
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者於文斌, 張東江, 張向煒, 張新昌, 李智輝, 羅治軍, 董新生, 趙成功, 陳天錦 申請人:許繼電源有限公司, 許繼集團有限公司