電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)及其均衡控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，其特征在于：微控制器模塊與電源模塊、數(shù)據(jù)檢測模塊、充放電控制模塊、安全保護模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和均衡管理模塊連接。其均衡控制方法包括：根據(jù)采集的電池單元內(nèi)各單體電池電壓數(shù)據(jù)，進行均衡自檢；若均衡自檢通過，判斷是否開啟均衡控制；若單體電池電壓與均值電壓差值大于設(shè)定閾值電壓，且某一單體電池電壓大于設(shè)定閾值時，根據(jù)單體電池電壓得到的PWM占空比作為均衡時間進行均衡控制；否則不進行均衡控制。本發(fā)明為集中式電池管理系統(tǒng)，具有體積小，性能穩(wěn)定，檢測精度高，成本低，可靠性強等特點。
【專利說明】電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)及其均衡控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于動力電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，具體說是一種鋰離子動力電池用的電池管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動車、混合動力工具的發(fā)展，各種動力電池得到廣泛應(yīng)用。鋰電池以其體積小，能量密度高，循環(huán)使用壽命長，自放電率低等優(yōu)點，成為最有前景的動力電池。但是鋰電池安全穩(wěn)定性不高，過充電、過放電都會對鋰離子電池造成傷害，所以為保證鋰離子電池的安全工作，必須配備高性能的電池管理系統(tǒng)。
[0003]現(xiàn)有電動車用鋰離子保護裝置多采用鋰離子電池保護板，實現(xiàn)一些基本的保護功能，無存儲功能，均衡精度不高，也不能給用戶直觀全面的電池監(jiān)測信息。即使采用鋰電池管理系統(tǒng)，由于現(xiàn)有的鋰電池管理系統(tǒng)存在成本高，體積大，功耗大，很難大量應(yīng)用于低成本、使用小容量動力電池的電動車。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種性能穩(wěn)定、體積小、成本低、功耗小的電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，以克服上述電池管理系統(tǒng)的缺陷。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，微控制器模塊與電源模塊、數(shù)據(jù)檢測模塊、充放電控制模塊、安全保護模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和均衡管理模塊連接；
[0006]微控制器模塊:根據(jù)數(shù)據(jù)檢測模塊的電池數(shù)據(jù)信息估算電池荷電狀態(tài)，并進行邏輯運算與判斷來控制充放電控制模塊、安全保護模塊以及均衡管理模塊，最后將電池數(shù)據(jù)信息和電池狀態(tài)信息通過通訊模塊發(fā)送給上位機，并存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0007]數(shù)據(jù)檢測模塊:用于單體電池電壓、溫度，電池組總電壓、總電流以及系統(tǒng)溫度的檢測；
[0008]均衡管理模塊:用于電池組充電過程中減少單體電池容量之間的差異度，且具有自動錯誤檢測功能。
[0009]所述數(shù)據(jù)檢測模塊包括開關(guān)陣列模塊，單體電池電壓采集模塊，溫度、總電壓、總電流檢測模塊；開關(guān)陣列模塊輸出端與單體電池電壓采集模塊的輸入端連接。
[0010]所述開關(guān)陣列模塊包括多個開關(guān)陣列；每個開關(guān)陣列包括兩個場效應(yīng)管，兩個場效應(yīng)管的G極與微控制器模塊的一個輸出端連接；兩個場效應(yīng)管的D極分別通過電阻R1、R2與單體電池的負(fù)極、正極連接，兩個場效應(yīng)管的S極分別與信號調(diào)整電路的反向輸入端、正向輸入端連接。
[0011]所述充放電控制模塊米用多個場效應(yīng)管；場效應(yīng)管N1、N2的G極與微控制器模塊的一個輸出端連接，N3的G極與微控制器模塊的另一個輸出端連接，NU N2的S極和N3的D極并聯(lián)后依次經(jīng)電流傳感器、保險絲與電池單元的負(fù)極連接；場效應(yīng)管N1、N2的D極并聯(lián)后作為放電端子負(fù)端，與電池單元的正端作為放電端口與電動車連接；場效應(yīng)管N3的S極作為充電端子負(fù)端，與電池單元的正端作為充電端口與充電機連接。
[0012]所述均衡管理模塊包括多個均衡子模塊，每個均衡子模塊由均衡分流放電電路和均衡驅(qū)動電路組成；
[0013]均衡分流放電電路包括順序連接的場效應(yīng)管U1、電阻和二極管；場效應(yīng)管Ul的S極與電阻Rl連接，D極與單體電池的負(fù)端連接，G極與相應(yīng)的均衡驅(qū)動電路連接，二極管與單體電池的正端連接，還與相鄰的均衡子模塊中均衡分流放電電路的場效應(yīng)管D極連接；
[0014]均衡驅(qū)動電路包括順序連接的電阻R2、場效應(yīng)管U2、電阻R3、電阻R4 ;電阻R2接地，場效應(yīng)管U2的G極與微控制器模塊(3)的輸出端連接，S極與電阻R2連接，D極與電阻R3連接；R3、R4的中間結(jié)點與場效應(yīng)管Ul的G極連接；R4與單體電池的正端連接。
[0015]一種電動車用智能鋰離子電池的均衡控制方法，包括以下步驟:
[0016]根據(jù)采集的電池單元內(nèi)各單體電池電壓數(shù)據(jù)，進行均衡自檢；
[0017]若均衡自檢通過，判斷是否開啟均衡控制；若單體電池電壓與均值電壓差值大于設(shè)定閾值電壓，且某一單體電池電壓大于設(shè)定閾值時，根據(jù)單體電池電壓得到的PWM占空比作為均衡時間進行均衡控制；否則不進行均衡控制。
[0018]所述均衡自檢包括以下步驟:
[0019]首先進行電壓自檢:若電池單元內(nèi)最高單體電池電壓與最低單體電池電壓的差大于2V，或者某一單體電池電壓小于2V時，電壓自檢不通過，否則通過；然后進行電流自檢，若電池單元總電流大于設(shè)定的閾值時，電流自檢不通過，否則，通過；最后是溫度自檢，若系統(tǒng)溫度或者單體電池溫度大于設(shè)定的閾值時，溫度自檢不通過，否則通過；當(dāng)電壓自檢、電流自檢和溫度自檢都通過時，均衡自檢通過，否則不通過。
[0020]所述根據(jù)單體電池電壓得到的PWM占空比作為均衡時間進行均衡控制包括以下步驟:
[0021]微控制器將采集的電池單元內(nèi)每個單體電池電壓與其中的單體電池電壓最低值進行差值并乘以因子系數(shù)得到加權(quán)值，將每個加權(quán)值與微控制器中預(yù)先設(shè)定的偏差閾值作差，根據(jù)該差值得到PWM占空比，通過控制每個單體電池對應(yīng)的均衡驅(qū)動電路中場效應(yīng)管的導(dǎo)通時間，來控制均衡分流放電電路的場效應(yīng)管導(dǎo)通時間，即通過控制流過均衡分流放電電路的分流電阻的均衡電流實現(xiàn)電池的均衡控制。
[0022]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點:
[0023]1.本發(fā)明為集中式電池管理系統(tǒng)，具有體積小，性能穩(wěn)定，檢測精度高，成本低，可靠性強等特點。
[0024]2.所述電池管理系統(tǒng)在工作電流很小或電池組不工作時，系統(tǒng)處于低功耗休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流很小。
[0025]3.本發(fā)明能夠?qū)崟r監(jiān)測鋰電池系統(tǒng)的動態(tài)信息，同時自身系統(tǒng)參數(shù)可配置，用戶可以根據(jù)實際需要選擇技術(shù)參數(shù)配置，也就拓展了所述電池管理系統(tǒng)電芯的適用范圍。
[0026]4.本發(fā)明提供優(yōu)化的均衡控制算法，并通過PWM的方式控制均衡時間，提高了被動均衡的精度，有效的控制熱量的產(chǎn)生。
[0027]5.本發(fā)明的均衡電路，結(jié)構(gòu)簡單，運用PWM脈沖控制，均衡精度高，且采用模塊化設(shè)計，具有很強的可移植性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1本發(fā)明的智能鋰離子電池管理系統(tǒng)框架圖；
[0029]圖2本發(fā)明的數(shù)據(jù)檢測模塊電路圖；
[0030]圖3本發(fā)明的充放電控制模塊原理示意圖；
[0031 ] 圖4本發(fā)明的均衡管理模塊電路圖；
[0032]圖5本發(fā)明的均衡控制算法流程圖。

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對本鋰電池管理系統(tǒng)進行詳細(xì)描述，以便更好的理解本發(fā)明。
[0034]如附圖1所示，本發(fā)明所述的電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)由電源模塊1、數(shù)據(jù)檢測模塊2、微控制器模塊3、充放電控制模塊4、安全保護模塊5、通訊模塊6、數(shù)據(jù)存儲模塊7和均衡管理模塊8組成。電源模塊I與數(shù)據(jù)檢測模塊2、微控制器模塊3、通訊模塊6、數(shù)據(jù)存儲模塊7電性連接，用于提供工作電源。數(shù)據(jù)檢測模塊2用于檢測單體電池電壓和溫度、電池管理系統(tǒng)溫度、總電壓和總電流等信息。充放電控制模塊4用于控制電池組的充放電過程。安全保護模塊5具有防止電池組過充、過溫、過放、過流、短路等功能。通訊模塊6主要用于與外部設(shè)備以及上位機通訊，傳遞電池管理系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息(包括單體電池電壓、溫度、電池組總電壓、總電流以及系統(tǒng)溫度等信息)和狀態(tài)信息(包括電池組充放電狀態(tài)、電池組壽命和使用次數(shù)、電池管理系統(tǒng)報警信息和均衡狀態(tài)等)，以及電池管理系統(tǒng)參數(shù)配置信息(包括通訊配置參數(shù)、報警閾值，均衡設(shè)置閾值等)。數(shù)據(jù)存儲模塊7用于存儲檢測信息、管理系統(tǒng)運行信息以及故障信息等。均衡管理模塊8用于電池組充電過程中減少單體電池容量之間的差異度，且具有自動錯誤檢測功能。
[0035]微控制器模塊3將數(shù)據(jù)檢測模塊2的數(shù)據(jù)信息接收處理后，利用SOC算法估算電池荷電容量，并進行邏輯運算與判斷，控制相應(yīng)的充放電控制模塊4和安全保護模塊5，以及均衡管理模塊8，最后將數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信息通過通訊模塊6發(fā)送給上位機，并存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊7。
[0036]本發(fā)明所提出的數(shù)據(jù)檢測模塊2是通過多個由場效應(yīng)管N_M0SFET組成的開關(guān)陣列模塊12控制電池單元與單體電池電壓采集模塊13的選通。每個開關(guān)陣列由兩個共用一個控制端的N_M0SFET組成，單體電池電壓采集模塊13由信號調(diào)整電路15和模擬信號采集功能模塊17組成。信號調(diào)整電路15采用差分放大器構(gòu)建，其輸出信號由控制器模塊內(nèi)部的模擬信號采集功能模塊采集，并將得到的數(shù)據(jù)信息交由微處理器進行后續(xù)處理。其原理示意圖如圖2所示，模擬信號的采集采用巡檢的方式:若采集第一節(jié)單體電池BATl的電壓，微控制器控制N_M0SFET Ql和Q2，打開第一個開關(guān)陣列16，其余開關(guān)陣列全部關(guān)閉，電池正負(fù)極電壓經(jīng)過分壓電阻Rl和R5、R2和R6分壓后，再通過信號調(diào)整電路15將信號調(diào)整到模擬信號采集模塊17輸入電壓范圍內(nèi)，由單體電池電壓采集模塊13采集。差分放大器通過調(diào)整引腳f和h間電阻R7和R8阻值來調(diào)整放大的比例。以此類推，可以得到每一節(jié)單體電池的電壓。
[0037]本發(fā)明所提出的溫度、總電壓、總電流檢測電路14可以獲取電池組和電池管理系統(tǒng)內(nèi)部溫度，以及電池組總電壓和工作電流。由順序連接的熱敏電阻(霍爾傳感器)、分壓電路和另一個信號跟隨調(diào)理電路15組成，信號隨調(diào)理電路15的輸入端VIN-、VIN+分別與系統(tǒng)的地和分壓電路的輸出端連接，輸出信號由微控制器模塊內(nèi)部的模擬信號采集功能模塊17采集，并將得到的數(shù)據(jù)信息交由微處理器進行后續(xù)處理。
[0038]本發(fā)明所提出的微控制器模塊3是整個系統(tǒng)的核心，微處理器模塊3采用微處理器，根據(jù)數(shù)據(jù)檢測模塊2的數(shù)據(jù)信息，計算SOC并進行邏輯運算與判斷。SOC估算采用安時積分與電池模型參數(shù)辨識相結(jié)合的方法。首先利用安時積分法來實時計算電池S0C，然后利用開路電壓，根據(jù)等效低階電池模型進行在線參數(shù)辨識，來修正利用安時積分計算得到的SOC值，減少初值估算不準(zhǔn)和累積誤差，提高電池SOC (電池荷電狀態(tài))的估算精度。
[0039]本發(fā)明所提出的充放電控制模塊4由充電電路和放電電路組成，如附圖3所示，放電端子接外部負(fù)載，為保證充放電的安全穩(wěn)定，NI和N2是兩個并聯(lián)的，共用一個控制端的N_M0SFET，可承受50A的電流峰值，用于控制放電回路的通斷。充電端子接充電機，N3是一fN_M0SFET，能通過1A的持續(xù)電流，用于控制充電回路的通斷。且保證充電電路和放電電路不同時導(dǎo)通，所有開關(guān)控制端均由微控制器模塊3控制。電流傳感器接在電池負(fù)極端，可以檢測總電流。充電過程分3個階段，即小電流充電、大電流恒流充電和均衡恒壓充電。第一階段:在充電開始時，根據(jù)數(shù)據(jù)檢測模塊2采集的電池組電壓數(shù)據(jù)，若電池組電壓低于設(shè)定的最小閾值時，進入小電流充電階段。根據(jù)實際電池組電壓與設(shè)定閾值的差值來適時調(diào)整充電控制的場效應(yīng)管N3的占空比，進而來控制充電電流的大小；第二階段:當(dāng)電池組電壓大于設(shè)定的恒流充電閾值時，立刻進入恒流充電階段，電池組以恒定電流充電；第三階段:通過實時將電池組電壓與設(shè)定恒壓閾值比較，若電池組電壓大于設(shè)定的恒壓閾值時，轉(zhuǎn)入恒壓充電，電池組以額定電壓充電。
[0040]本發(fā)明所提出的安全保護模塊5主要實現(xiàn)電池組過充電、過放電、超溫、過流以及短路等一系列保護功能，確保電池組安全穩(wěn)定的運行。保護功能分為三級保護，第一級保護為輕微程度，報警提示；第二級保護為嚴(yán)重程度，報警提示并斷開工作電路；第三級保護為熔斷器保護，切斷總輸出電源。所有控制信號均由微控制器根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)信息邏輯判斷后發(fā)出。
[0041]本發(fā)明所提出的通訊模塊6，采用485通訊，實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)與監(jiān)控軟件的通訊。所涉及的數(shù)據(jù)存儲模塊7，實時存儲電池組的數(shù)據(jù)信息和電池管理系統(tǒng)的狀態(tài)信息，采用鐵電存儲器存儲，存取速度快，易于擦寫。
[0042]本發(fā)明所提出的均衡管理模塊8由多個均衡子模塊9、10、11等組成，用于在充電過程中平衡電池組各單體電池的差異，采用電阻旁路的方式，如附圖4所示，每個均衡子模塊由均衡分流放電電路和均衡驅(qū)動電路組成。每個均衡分流放電電路由場效應(yīng)管P_M0SFET，二極管和旁路電阻組成。以第一節(jié)電池為例說明，Ul是P_M0SFET，用于控制分流電路的通斷；二極管Dl是防止電池反接導(dǎo)致無辜損耗，也防止均衡電流過大造成的危害；旁路電阻Rl是功耗型電阻，用于均衡分流放電。均衡驅(qū)動電路用于驅(qū)動均衡分流電路的P_MOSFET,因為電池組串聯(lián)，微控制器控制端輸出電平無法打開P_M0SFET，所以增加了此驅(qū)動電路。通過N —MOSFET U2以及電阻R2，R3和R4分壓得到驅(qū)動Ul的柵極驅(qū)動電壓，近而微控制器模塊通過控制U2就可以控制均衡子模塊的通斷。這種均衡管理模塊的好處是易于擴展和集成化管理。均衡管理模塊由多個均衡子模塊組成，每個電池單元配備一個均衡子模塊，微控制器模塊通過控制均衡子模塊的MOSFET開關(guān)進行旁路分流。均衡管理模塊只在電池組充電過程中啟用，且只有當(dāng)單體電池電壓達到均衡開啟電壓時才啟動均衡模塊。均衡子模塊具有自身硬件保護功能，可防止反流、過流等危險的發(fā)生。微控制器模塊根據(jù)均衡算法控制均衡管理模塊8，且具有錯誤檢測功能，當(dāng)單體電池電壓數(shù)據(jù)異常時，均衡模塊停止工作。
[0043]本發(fā)明所提出的均衡控制算法如圖5所示，首先根據(jù)讀入的數(shù)據(jù)信息，進行均衡前的自檢，以防止均衡誤動作。其中，數(shù)據(jù)信息主要是指單體電池電壓，總電流和溫度。若最高單體電池電壓與最低單體電池電壓相差2V以上或者某一單體電池電壓低于2V，總電流和溫度超過設(shè)定閾值均屬于均衡自檢不通過，跳出均衡算法；若均衡自檢通過，判斷是否開啟均衡模塊，若單體電池電壓與均值電壓差值大于設(shè)定閾值電壓，且某一單體電池電壓大于設(shè)定閾值時，開啟均衡模塊，否則跳出均衡算法；均衡管理模塊8采用PWM脈寬調(diào)制控制，即微控制器把數(shù)據(jù)檢測模塊2采集的單體電池電壓與其中的電壓最低值進行差值并乘以因子系數(shù)進行加權(quán)，將加權(quán)后結(jié)果再與微控制器中預(yù)先設(shè)定的偏差閾值進行差值計算，根據(jù)該差值得到PWM占空比，通過微控制器的PWM輸出引腳控制開關(guān)管導(dǎo)通時間即均衡時間，達到控制均衡電流的目的，進而間接控制流入電池的充電電流。每一個需要均衡的單體電池的PWM占空比都需要計算，將圖4中的單體電池BI舉例說明:將該單體電池BI電壓與電池單元內(nèi)電壓最低值的壓差加權(quán)后，與偏差閾值作差得到差值，根據(jù)差值電壓與PWM占空比對應(yīng)關(guān)系，得到該單體電池的PWM占空比。差值電壓與PWM占空比對應(yīng)關(guān)系根據(jù)電池特性(電池容量，開路電壓和放電電流)測試得到。通過PWM占空比控制場效應(yīng)管的U2導(dǎo)通時間，進而控制場效應(yīng)管Ul的導(dǎo)通時間，即通過控制流過均衡分流放電電路的分流電阻Rl的均衡電流實現(xiàn)電池的均衡控制。
[0044]通過上述計算，以此來保證總功耗不會超過設(shè)定值。均衡算法經(jīng)過多次循環(huán)控制，當(dāng)滿足所有單體電池與均值電壓的壓差在設(shè)定閾值之內(nèi)，且所有單體電池電壓都達到設(shè)定的滿電閾值范圍，任意相鄰兩個單體電池電壓都不超過設(shè)定偏差值，電池S0C>90%，充電電流〈0.0lC時，均衡結(jié)束。其中，設(shè)定閾值電壓、設(shè)定閾值、偏差閾值等均根據(jù)電池特性設(shè)定。
[0045]電池管理系統(tǒng)分為三級保護，第一級保護為顯示報警信息，當(dāng)電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息超過其設(shè)定的一級保護閾值時，以指示燈形式顯示，并通過通訊模塊發(fā)送給上位機；第二級保護為顯示報警信息并切斷工作電路(充放電控制模塊4)，當(dāng)電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息超過其設(shè)定的二級保護閾值時進行保護；第三級保護為熔斷器FUSE保護即充放電控制模塊4中的熔斷器保護，當(dāng)電池組總電流超過FUSE的承載電流時，熔斷器會熔斷來保護整個系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，其特征在于:微控制器模塊(3)與電源模塊(I)、數(shù)據(jù)檢測模塊(2)、充放電控制模塊(4)、安全保護模塊(5)、通訊模塊(6)、數(shù)據(jù)存儲模塊(7)和均衡管理模塊(8)連接； 微控制器模塊(3):根據(jù)數(shù)據(jù)檢測模塊(2)的電池數(shù)據(jù)信息估算電池荷電狀態(tài)，并進行邏輯運算與判斷來控制充放電控制模塊(4)、安全保護模塊(5)以及均衡管理模塊(8)，最后將電池數(shù)據(jù)信息和電池狀態(tài)信息通過通訊模塊(6)發(fā)送給上位機，并存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊(7); 數(shù)據(jù)檢測模塊(2):用于單體電池電壓、溫度，電池組總電壓、總電流以及系統(tǒng)溫度的檢測； 均衡管理模塊(8):用于電池組充電過程中減少單體電池容量之間的差異度，且具有自動錯誤檢測功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)檢測模塊(2)包括開關(guān)陣列模塊(12)，單體電池電壓采集模塊(13)，溫度、總電壓、總電流檢測模塊(14);開關(guān)陣列模塊(12)輸出端與單體電池電壓采集模塊(13)的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(guān)陣列模塊(12)包括多個開關(guān)陣列；每個開關(guān)陣列包括兩個場效應(yīng)管，兩個場效應(yīng)管的G極與微控制器模塊(3)的一個輸出端連接；兩個場效應(yīng)管的D極分別通過電阻Rl、R2與單體電池的負(fù)極、正極連接，兩個場效應(yīng)管的S極分別與信號調(diào)整電路(15)的反向輸入端、正向輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述充放電控制模塊(4)米用多個場效應(yīng)管；場效應(yīng)管N1、N2的G極與微控制器模塊(3)的一個輸出端連接，N3的G極與微控制器模塊(3)的另一個輸出端連接，NU N2的S極和N3的D極并聯(lián)后依次經(jīng)電流傳感器、保險絲與電池單元的負(fù)極連接；場效應(yīng)管N1、N2的D極并聯(lián)后作為放電端子負(fù)端，與電池單元的正端作為放電端口與電動車連接；場效應(yīng)管N3的S極作為充電端子負(fù)端，與電池單元的正端作為充電端口與充電機連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動車用智能鋰離子電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述均衡管理模塊(8)包括多個均衡子模塊,每個均衡子模塊由均衡分流放電電路和均衡驅(qū)動電路組成； 均衡分流放電電路包括順序連接的場效應(yīng)管U1、電阻和二極管；場效應(yīng)管Ul的S極與電阻Rl連接，D極與單體電池的負(fù)端連接，G極與相應(yīng)的均衡驅(qū)動電路連接，二極管與單體電池的正端連接，還與相鄰的均衡子模塊中均衡分流放電電路的場效應(yīng)管D極連接； 均衡驅(qū)動電路包括順序連接的電阻R2、場效應(yīng)管U2、電阻R3、電阻R4 ；電阻R2接地，場效應(yīng)管U2的G極與微控制器模塊(3)的輸出端連接，S極與電阻R2連接，D極與電阻R3連接；R3、R4的中間結(jié)點與場效應(yīng)管Ul的G極連接；R4與單體電池的正端連接。
6.一種電動車用智能鋰離子電池的均衡控制方法，其特征在于包括以下步驟: 根據(jù)采集的電池單元內(nèi)各單體電池電壓數(shù)據(jù)，進行均衡自檢； 若均衡自檢通過，判斷是否開啟均衡控制；若單體電池電壓與均值電壓差值大于設(shè)定閾值電壓，且某一單體電池電壓大于設(shè)定閾值時，根據(jù)單體電池電壓得到的PWM占空比作為均衡時間進行均衡控制；否則不進行均衡控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電動車用智能鋰離子電池管理方法，其特征在于:所述均衡自檢包括以下步驟: 首先進行電壓自檢:若電池單元內(nèi)最高單體電池電壓與最低單體電池電壓的差大于2V，或者某一單體電池電壓小于2V時，電壓自檢不通過，否則通過；然后進行電流自檢，若電池單元總電流大于設(shè)定的閾值時，電流自檢不通過，否則，通過；最后是溫度自檢，若系統(tǒng)溫度或者單體電池溫度大于設(shè)定的閾值時，溫度自檢不通過，否則通過；當(dāng)電壓自檢、電流自檢和溫度自檢都通過時，均衡自檢通過，否則不通過。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電動車用智能鋰離子電池管理方法，其特征在于:所述根據(jù)單體電池電壓得到的PWM占空比作為均衡時間進行均衡控制包括以下步驟: 微控制器將采集的電池單元內(nèi)每個單體電池電壓與其中的單體電池電壓最低值進行差值并乘以因子系數(shù)得到加權(quán)值，將每個加權(quán)值與微控制器中預(yù)先設(shè)定的偏差閾值作差，根據(jù)該差值得到PWM占空比，通過控制每個單體電池對應(yīng)的均衡驅(qū)動電路中場效應(yīng)管的導(dǎo)通時間，來控制均衡分流放電電路的場效應(yīng)管導(dǎo)通時間，即通過控制流過均衡分流放電電路的分流電阻的 均衡電流實現(xiàn)電池的均衡控制。
【文檔編號】H02J7/00GK104052087SQ201310079307
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】袁學(xué)慶, 劉利, 任河, 李博, 馬軍賢 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所