鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)及其均衡控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)及其均衡控制方法，所述系統(tǒng)包括MCU中央控制單元、電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊、均衡控制模塊以及電池模塊，所述MCU中央控制單元分別與電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊連接，所述電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊分別與電池模塊連接；所述方法在充電過(guò)程中，電池信息監(jiān)控模塊不斷對(duì)單個(gè)電池的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)紅外發(fā)射器反饋至MCU中央控制單元，當(dāng)某節(jié)電池的電壓偏離某區(qū)間值時(shí)，MCU中央控制單元通過(guò)控制K系列開(kāi)關(guān)和光耦繼電器對(duì)該節(jié)電池進(jìn)行充放電。本發(fā)明電路簡(jiǎn)單，電池均衡方式有效且易于實(shí)現(xiàn)，充電、放電具有相同的均衡效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)及其均衡控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池均衡控制管理系統(tǒng)，尤其是一種鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)及其均衡控制方法，屬于電池管理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)的發(fā)展是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)最重要的成就之一，然而全世界大量汽車(chē)的應(yīng)用，已經(jīng)產(chǎn)生并正在繼續(xù)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境與人類(lèi)生存問(wèn)題。出于能源和環(huán)境的考慮，電動(dòng)汽車(chē)在各國(guó)政府和汽車(chē)制造商的共同推動(dòng)下取得了快速的發(fā)展。然而，能量?jī)?chǔ)存裝置的安全性和使用成本問(wèn)題影響了電動(dòng)汽車(chē)的推廣應(yīng)用，而延長(zhǎng)能量存儲(chǔ)裝置的使用壽命是降低使用成本和提高安全性能的有效途徑之一。鋰離子電池以其能量密度大、電壓平臺(tái)高等優(yōu)良的性能成為純電動(dòng)汽車(chē)的理想動(dòng)力源。然而，鋰離子電池的抗濫用能力較差。鋰離子電池，特別是成組鋰離子電池的安全性和長(zhǎng)壽命成為鋰離子電池使用管理中急需解決的問(wèn)題。鋰離子電池單體在生產(chǎn)過(guò)程中、長(zhǎng)時(shí)間靜置及長(zhǎng)期充放電過(guò)程中電池組內(nèi)各單體荷電量差距會(huì)越來(lái)越大，呈發(fā)散趨勢(shì)，從而造成電池組內(nèi)部電池離散性加大，個(gè)別電池性能衰減加劇，導(dǎo)致整組電池失效。所以通過(guò)對(duì)鋰離子電池組均衡控制管理技術(shù)的研究，來(lái)提高電池的安全性、延長(zhǎng)電池使用壽面，從而提高電動(dòng)汽車(chē)的安全性能并降低使用成本對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展具有重要的意義。
[0003]電池組均衡控制管理方法可以分為兩類(lèi):被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。
[0004]主動(dòng)均衡是運(yùn)用外部電路在單體間傳輸能量，以達(dá)到單體間的平衡。由于主動(dòng)均衡法不依靠電池本身特性進(jìn)行均衡，所以這種方法在各種電池系統(tǒng)中都可以使用。另外，由于鋰離子電池的溫度必需控制在特定范圍之內(nèi)，所以主動(dòng)均衡是針對(duì)于鋰離子電池均衡的
唯一方法。
[0005]目前，鋰離子動(dòng)力電池組的均衡控制管理方法有:
[0006]I)耗散電阻分流法，它是一種既可靠有簡(jiǎn)易的方法。它可以工作與兩種模式:監(jiān)測(cè)模式和連續(xù)工作模式。在監(jiān)測(cè)模式時(shí)，電壓監(jiān)測(cè)裝置需要監(jiān)測(cè)每個(gè)單體的電壓，一個(gè)智能控制器整合單體電壓的不平衡狀態(tài)，進(jìn)一步控制接通耗散電阻，來(lái)消耗高電壓?jiǎn)误w的能量。在連續(xù)工作模式下，所有繼電器由相同的信號(hào)控制，同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉。在充電時(shí)，繼電器開(kāi)啟，具有較高電壓的單體會(huì)獲得較少的充電電流，相當(dāng)于在等待其他單體與其平衡。這種方法能量損耗大，在監(jiān)測(cè)模式下需要智能控制，成本較高。
[0007]2) PWM控制分流法。PWM控制分流法是一種無(wú)能量耗散分流法。在這種方法中，電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)相鄰各單體的電壓差，運(yùn)用PWM信號(hào)控制一對(duì)MOSFET開(kāi)關(guān)，從而控制流過(guò)相鄰兩單體的電流。所以，流過(guò)高電壓?jiǎn)误w的平均電流就會(huì)比低電壓?jiǎn)误w的小。這種電路的缺點(diǎn)是需要精確的電壓檢測(cè)，并且相對(duì)復(fù)雜。在對(duì)η個(gè)單體進(jìn)行均衡時(shí)，這種方法需要2 X (η-1)個(gè)MOSFET和η_1個(gè)傳感器。
[0008]3)完全分流法。完全分流法用一個(gè)主充電器代替串聯(lián)充電器。這個(gè)主充電器是一個(gè)電流控制轉(zhuǎn)換器。當(dāng)其中一個(gè)單體達(dá)到其最高電壓，此單體便會(huì)被兩個(gè)開(kāi)關(guān)完全分流。當(dāng)這組電池中的最后一個(gè)單體充電結(jié)束后便結(jié)束充電。這個(gè)方法十分直接，但是電池組由大量單體組成時(shí)，電池組電壓會(huì)在一個(gè)很大的范圍內(nèi)波動(dòng)，這時(shí)就需要一個(gè)降壓變換器從而增加部分成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單，電池均衡方式有效且易于實(shí)現(xiàn)，充電、放電具有相同的均衡效果，可以均衡設(shè)置電壓電流調(diào)節(jié)和DC-DC均衡電壓調(diào)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)大電流快速均衡,轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱少。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述系統(tǒng)的均衡控制方法。
[0011]本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0012]鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:包括MCU中央控制單元、電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊、均衡控制模塊以及電池模塊，所述MCU中央控制單元分別與電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊連接，所述電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊分別與電池模塊連接，其中:
[0013]所述電池信息監(jiān)控模塊，用于監(jiān)測(cè)電池模塊中每節(jié)電池的電壓、電流和溫度信息，并反饋至MCU中央控制單兀；
[0014]所述MCU中央控制單元，用于對(duì)電池信息監(jiān)控模塊反饋的信息進(jìn)行分析，再對(duì)電池散熱模塊和均衡控制模塊發(fā)送指令，使電池模塊中的每節(jié)電池得到散熱控制和均衡控制；
[0015]所述均衡控制模塊，包括充電機(jī)、Flyback轉(zhuǎn)換器、PWM控制器、DC/DC變換器、外部12V電源、K系列開(kāi)關(guān)、控制電路以及多副邊耦合變壓器，所述PWM控制器、Flyback轉(zhuǎn)換器和充電機(jī)串聯(lián)后與K系列開(kāi)關(guān)并聯(lián)，所述K系列開(kāi)關(guān)分別與DC/DC變換器和控制電路連接，所述DC/DC變換器連接外部12V電源；所述電池模塊中的每節(jié)電池在多副邊耦合變壓器上都有對(duì)應(yīng)的二次繞組。
[0016]作為一種實(shí)施方案，所述MCU中央控制單元通過(guò)單片機(jī)的輸入/輸出引腳分別與電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊連接。
[0017]作為一種實(shí)施方案，所述電池模塊由4?8節(jié)電池串聯(lián)組成。
[0018]作為一種實(shí)施方案，所述電池散熱模塊由風(fēng)扇和相應(yīng)的電路組成，所述風(fēng)扇用于對(duì)電池模塊中的電池進(jìn)行送風(fēng)散熱。
[0019]作為一種實(shí)施方案，所述電池信息監(jiān)控模塊由監(jiān)測(cè)芯片和PWM串聯(lián)組成，所述監(jiān)測(cè)芯片包括電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器；所述電池模塊中的每節(jié)電池上有監(jiān)測(cè)芯片，所述監(jiān)測(cè)芯片測(cè)得的數(shù)值通過(guò)PWM進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換，傳輸至MCU中央控制單元，繼而控制電池散熱模塊和均衡控制模塊。
[0020]作為一種實(shí)施方案，所述電壓傳感器、電流傳感器和PWM通過(guò)外接電路與電池模塊中的每節(jié)電池并聯(lián)，所述溫度傳感器貼在每節(jié)電池的外部，溫度傳感器連接在溫度測(cè)量引腳上。
[0021]作為一種實(shí)施方案，所述MCU中央控制單元通過(guò)紅外發(fā)射器與電池信息監(jiān)控模塊連接，所述MCU中央控制單元通過(guò)紅外發(fā)射器與均衡控制模塊連接。[0022]作為一種實(shí)施方案，所述系統(tǒng)還包括高壓動(dòng)力母線(xiàn)，所述高壓動(dòng)力母線(xiàn)的正端與電池模塊的正端相連，高壓動(dòng)力母線(xiàn)的負(fù)端與電池模塊的負(fù)端相連。
[0023]作為一種實(shí)施方案，所述控制電路由若干個(gè)MOSFET管、若干個(gè)二極管、若干個(gè)三極管、若干個(gè)電容器以及若干個(gè)光耦繼電器組成，所述電池模塊中的每節(jié)電池正負(fù)極均連接一個(gè)MOSFET管，所述每個(gè)MOSFET管串聯(lián)一個(gè)光耦繼電器。
[0024]優(yōu)選的，所述電流傳感器為電流互感器；所述電壓傳感器為電壓互感器；所述PWM控制器為UC2825A ;所述電池模塊由6節(jié)電池串聯(lián)組成；所述外部12V電源為車(chē)載12V電池。
[0025]本發(fā)明的另一目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0026]鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)的均衡控制方法，其特征在于所述方法包括:在充電過(guò)程中，電池信息監(jiān)控模塊不斷對(duì)單個(gè)電池的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)紅外發(fā)射器反饋至MCU中央控制單元，當(dāng)某節(jié)電池的電壓偏離某區(qū)間值時(shí)，MCU中央控制單元通過(guò)控制K系列開(kāi)關(guān)和光耦繼電器對(duì)該節(jié)電池進(jìn)行充放電；同時(shí)，多副邊耦合變壓器的每個(gè)逆變副邊近似一個(gè)恒壓源的均衡單元，給電池模塊中的每節(jié)電池進(jìn)行均衡，所有的副邊均衡單元通過(guò)PWM控制器控制三極管的脈寬實(shí)現(xiàn)均衡充電特性的調(diào)節(jié)。
[0027]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0028]1、本發(fā)明的均衡控制管理系統(tǒng)在充電、放電狀態(tài)具有相同的均衡效果。采用變壓器耦合多副邊結(jié)構(gòu)，利用電池模塊(電池組)的總電壓作為均衡充電的輸入，只要?jiǎng)恿﹄姵靥幱诔山M狀態(tài)，無(wú)論在充電還是放電狀態(tài)都可對(duì)其進(jìn)行均衡化處理，提高了均衡效果，大大簡(jiǎn)化了均衡充電的控制網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。
[0029]2、本發(fā)明的均衡控制管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)均衡設(shè)置電壓電流調(diào)節(jié)。采用的多副邊耦合變壓器具有單一的磁芯并且每節(jié)電池在此變壓器上都有其對(duì)應(yīng)的二次繞組，電池模塊(電池組)產(chǎn)生的電流流入變壓器原邊，并在各個(gè)副邊產(chǎn)生二次側(cè)的感應(yīng)電流，較小阻抗的二次側(cè)會(huì)獲得更多的感應(yīng)電流。
[0030]3、本發(fā)明的均衡控制管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)大電流快速均衡。均衡控制電路不是采用純電阻進(jìn)行放電，而是用MOSFET管代替電阻，MOSFET管工作在線(xiàn)性導(dǎo)電區(qū)，表現(xiàn)為可變電阻的特性，采用PI閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，通過(guò)單片機(jī)調(diào)節(jié)給定，而使MOSFET表現(xiàn)為不同的阻值，從而實(shí)現(xiàn)大電流快速均衡，達(dá)到控制均衡時(shí)間的作用。
[0031]4、本發(fā)明的均衡控制管理系統(tǒng)均衡轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱少。利用Flyback(反激式)轉(zhuǎn)換器、高速PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)控制器和MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半場(chǎng)效晶體管),設(shè)計(jì)了回饋型均衡充電保護(hù)單元，這種反饋使能量損失幾乎為零，同時(shí)這種反饋增加了電池模塊(電池組)中的充電電流，使得電池模塊沒(méi)有分流的單體電池的充電電流增加，充電效率較高。
[0032]5、本發(fā)明的均衡控制管理系統(tǒng)可達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短，削峰填谷的效果，實(shí)現(xiàn)DC-DC均衡電壓可調(diào)節(jié)?！暗统涓叻拧本庀到y(tǒng)，即對(duì)電池模塊(電池組)中電量特別高的單體使用電阻放電法(采用MOSFET管代替電阻)進(jìn)行放電處理，而對(duì)電量特別低的電池使用外部DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行補(bǔ)充電處理，使兩端電池往中間看齊，從而保證電池模塊(電池組)電壓的相對(duì)一致性。該均衡方式不僅解決了電阻均衡方式能量消耗大、能量利用率不高等不利影響，而且借助外部DC/DC充電裝置讓能量循環(huán)使用，使能量效率提高，有效解決了均衡過(guò)程中的均衡效率與能量利用率不能同時(shí)提高的問(wèn)題?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0034]圖2為本發(fā)明的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)中均衡控制模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1:[0036]如圖1所示，本實(shí)施例的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，包括MCU中央控制單元1、電池信息監(jiān)控模塊2、電池散熱模塊3、均衡控制模塊4、電池模塊5以及高壓動(dòng)力母線(xiàn)(圖中未示)，所述MCU中央控制單元I分別與電池信息監(jiān)控模塊2、電池散熱模塊3和均衡控制模塊4連接，所述電池信息監(jiān)控模塊2、電池散熱模塊3和均衡控制模塊4分別與電池模塊5連接，所述高壓動(dòng)力母線(xiàn)的正端與電池模塊5的正端相連，高壓動(dòng)力母線(xiàn)的負(fù)端與電池模塊5的負(fù)端相連，所述電池模塊5由6節(jié)電池串聯(lián)組成，其中:
[0037]所述電池信息監(jiān)控模塊2，用于監(jiān)測(cè)電池模塊5中每節(jié)電池的電壓、電流和溫度信息并反饋至MCU中央控制單元I ;
[0038]所述MCU中央控制單元1，用于對(duì)電池信息監(jiān)控模塊2反饋的信息進(jìn)行分析，再對(duì)電池散熱模塊3和均衡控制模塊4發(fā)送指令，控制電池模塊5中的每節(jié)電池充電均衡；
[0039]所述均衡控制模塊4如圖2所示，包括充電機(jī)4-1、Flyback轉(zhuǎn)換器4_2、PWM控制器4-3、DC/DC變換器4-4、外部12V電源4_5、K系列開(kāi)關(guān)(Kl~Κ5)、控制電路4_6以及多副邊耦合變壓器(一次繞組NI，二次繞組Ν2)，所述PWM控制器4-3、Flyback轉(zhuǎn)換器4_2和充電機(jī)4-1串聯(lián)后與K系列開(kāi)關(guān)并聯(lián)，所述K系列開(kāi)關(guān)分別與DC/DC變換器4-4和控制電路4-6連接，所述DC/DC變換器4-4連接外部12V電源4_5 ;所述控制電路4_6由7個(gè)MOSFET管(Ql~Q7)、12個(gè)二極管(Dl~D12)、2個(gè)三極管(Pl和P2)、8個(gè)電容器(Cl~C8)以及7個(gè)光耦繼電器(SI~S7)組成，所述電池模塊5的6節(jié)電池分別為電池El~E6，其中電池El的正極連接MOSFET管Ql，負(fù)極連接MOSFET管Q2，MOSFET管Ql與光耦繼電器SI串聯(lián)，MOSFET管Q2與光耦繼電器S2串聯(lián)；電池E2的正極連接MOSFET管Q2，負(fù)極連接MOSFET管Q3，M0SFET管Q3與光耦繼電器S3串聯(lián)……電池E6的正極連接MOSFET管Q6，負(fù)極連接MOSFET管Q7，MOSFET管Q6與光耦繼電器S6串聯(lián)，MOSFET管Q7與光耦繼電器S7串聯(lián)；MCU中央控制單兀I負(fù)責(zé)控制K系列開(kāi)關(guān)(Kl~K5)和光稱(chēng)繼電器(SI~S7)的開(kāi)關(guān)狀態(tài),光耦繼電器(SI~S7)直接控制電池的充放電，開(kāi)關(guān)Kl~K4的接入，用于實(shí)現(xiàn)電壓的正負(fù)交替；所述多副邊耦合變壓器的二次繞組N2與每節(jié)電池對(duì)應(yīng)；
[0040]本實(shí)施例中，所述MCU中央控制單元I通過(guò)單片機(jī)的輸入/輸出引腳分別與電池信息監(jiān)控模塊2、電池散熱模塊3和均衡控制模塊4連接。所述電池散熱模塊3由風(fēng)扇和相應(yīng)的電路組成，所述風(fēng)扇用于對(duì)電池模塊5中的電池進(jìn)行送風(fēng)散熱；所述電池信息監(jiān)控模塊2由監(jiān)測(cè)芯片和PWM組成，所述監(jiān)測(cè)芯片包括電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器，所述電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器和PWM串聯(lián)，所述電壓傳感器、電流傳感器和PWM通過(guò)外接電路與電池模塊5中的每節(jié)電池并聯(lián)，所述溫度傳感器貼在每節(jié)電池的外部，溫度傳感器連接在溫度測(cè)量引腳上，電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器測(cè)得的數(shù)值通過(guò)PWM進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換，傳輸至MCU中央控制單元I，繼而控制電池散熱模塊3和均衡控制模塊4 ；所述MCU中央控制單元I通過(guò)紅外發(fā)射器與電池信息監(jiān)控模塊2連接，所述MCU中央控制單元I通過(guò)紅外發(fā)射器與均衡控制模塊4連接；所述電流傳感器采用電流互感器，所述電壓傳感器采用電壓互感器，所述PWM控制器4-2采用UC2825A，所述外部12V電源4_5采用車(chē)載12V電池。
[0041]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的均衡控制原理如下:
[0042]在充電過(guò)程中，電池信息監(jiān)控模塊不斷對(duì)單個(gè)電池的信息(電流、電壓、溫度)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)紅外發(fā)射器反饋至MCU中央控制單元，當(dāng)某節(jié)電池的電壓偏離某區(qū)間值時(shí)，MCU中央控制單元通過(guò)控制K系列開(kāi)關(guān)和光耦繼電器對(duì)該節(jié)電池進(jìn)行充放電；
[0043]以電池E2為例，當(dāng)電池E2的電壓高于某上限值時(shí)，光耦繼電器S2、S3以及開(kāi)關(guān)K5閉合，電池E2與MOSFET管Q2和Q3形成閉合回路，開(kāi)始對(duì)電池進(jìn)行放電，其端電壓將下降，達(dá)到設(shè)定的電壓值時(shí)斷開(kāi)以上開(kāi)關(guān)，停止放電；同理，當(dāng)電池E2的電壓低于某下限值時(shí)，光耦繼電器S2和S3閉合，開(kāi)關(guān)K2和K4同時(shí)閉合形成回路，使外部12V電源4_5給電池E2額外單獨(dú)補(bǔ)充電，達(dá)到設(shè)定電壓值時(shí)停止充電；電池模塊5中其余電池的充放電原理與電池E2相似；
[0044]同時(shí)，多副邊耦合變壓器的每個(gè)逆變副邊近似一個(gè)恒壓源的均衡單元，給電池模塊5中的每節(jié)電池進(jìn)行均衡，所有的副邊均衡單元通過(guò)PWM控制器4-2控制三極管Pl和P2的脈寬實(shí)現(xiàn)均衡充電特性的調(diào)節(jié)。
[0045]由此可見(jiàn)，本系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了控制邏輯和硬件結(jié)構(gòu)，無(wú)論在充電還是放電狀態(tài)都可對(duì)其進(jìn)行均衡化處理，有效地延長(zhǎng)了動(dòng)力電池的均衡時(shí)間，提高了均衡效果。
[0046]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的散熱控制原理如下:
[0047]MCU中央控制單元I不斷地判斷每節(jié)電池溫度的變化值是否超過(guò)或達(dá)到了預(yù)定值Δ tl，選擇是否開(kāi)啟電池散熱模塊3對(duì)電池模塊5進(jìn)行散熱；當(dāng)電池的溫升或溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，開(kāi)啟電池散熱模塊3進(jìn)行散熱；當(dāng)某節(jié)電池的溫度繼續(xù)增加，并且達(dá)到最高值時(shí)，關(guān)閉該節(jié)電池的充電電路。
[0048]綜上所述，本發(fā)明的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單，電池均衡方式有效且易于實(shí)現(xiàn)，充電、放電具有相同的均衡效果，可以均衡設(shè)置電壓電流調(diào)節(jié)和DC-DC均衡電壓調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)大電流快速均衡，轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱少。
[0049]以上所述，僅為本發(fā)明專(zhuān)利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明專(zhuān)利所公開(kāi)的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專(zhuān)利的技術(shù)方案及其發(fā)明專(zhuān)利構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:包括MCU中央控制單元、電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊、均衡控制模塊以及電池模塊，所述MCU中央控制單元分別與電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊連接，所述電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊分別與電池模塊連接，其中: 所述電池信息監(jiān)控模塊，用于監(jiān)測(cè)電池模塊中每節(jié)電池的電壓、電流和溫度信息，并反饋至MCU中央控制單元； 所述MCU中央控制單元，用于對(duì)電池信息監(jiān)控模塊反饋的信息進(jìn)行分析，再對(duì)電池散熱模塊和均衡控制模塊發(fā)送指令，使電池模塊中的每節(jié)電池得到散熱控制和均衡控制； 所述均衡控制模塊，包括充電機(jī)、Flyback轉(zhuǎn)換器、PWM控制器、DC/DC變換器、外部12V電源、K系列開(kāi)關(guān)、控制電路以及多副邊耦合變壓器，所述PWM控制器、Flyback轉(zhuǎn)換器和充電機(jī)串聯(lián)后與K系列開(kāi)關(guān)并聯(lián)，所述K系列開(kāi)關(guān)分別與DC/DC變換器和控制電路連接，所述DC/DC變換器連接外部12V電源；所述電池模塊中的每節(jié)電池在多副邊耦合變壓器上都有對(duì)應(yīng)的二次繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述MCU中央控制單元通過(guò)單片機(jī)的輸入/輸出引腳分別與電池信息監(jiān)控模塊、電池散熱模塊和均衡控制模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電池模塊由4~8節(jié)電池串聯(lián) 組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電池散熱模塊由風(fēng)扇和相應(yīng)的電路組成，所述風(fēng)扇用于對(duì)電池模塊中的電池進(jìn)行送風(fēng)散熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電池信息監(jiān)控模塊由監(jiān)測(cè)芯片和PWM串聯(lián)組成，所述監(jiān)測(cè)芯片包括電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器；所述電池模塊中的每節(jié)電池上有監(jiān)測(cè)芯片，所述監(jiān)測(cè)芯片測(cè)得的數(shù)值通過(guò)PWM進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換，傳輸至MCU中央控制單元，繼而控制電池散熱模塊和均衡控制模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓傳感器、電流傳感器和PWM通過(guò)外接電路與電池模塊中的每節(jié)電池并聯(lián)，所述溫度傳感器貼在每節(jié)電池的外部，溫度傳感器連接在溫度測(cè)量引腳上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述MCU中央控制單元通過(guò)紅外發(fā)射器與電池信息監(jiān)控模塊連接，所述MCU中央控制單元通過(guò)紅外發(fā)射器與均衡控制模塊連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括高壓動(dòng)力母線(xiàn)，所述高壓動(dòng)力母線(xiàn)的正端與電池模塊的正端相連，高壓動(dòng)力母線(xiàn)的負(fù)端與電池模塊的負(fù)端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)，其特征在于:所述控制電路由若干個(gè)MOSFET管、若干個(gè)二極管、若干個(gè)三極管、若干個(gè)電容器以及若干個(gè)光耦繼電器組成，所述電池模塊中的每節(jié)電池正負(fù)極均連接一個(gè)MOSFET管，所述每個(gè)MOSFET管串聯(lián)一個(gè)光I禹繼電器。
10.鋰離子動(dòng)力電池組均衡控制管理系統(tǒng)的均衡控制方法，其特征在于所述方法包括:在充電過(guò)程中，電池信息監(jiān)控模塊不斷對(duì)單個(gè)電池的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)紅外發(fā)射器反饋至MCU中央控制單元，當(dāng)某節(jié)電池的電壓偏離某區(qū)間值時(shí)，MCU中央控制單元通過(guò)控制K系列開(kāi)關(guān)和光耦繼電器對(duì)該節(jié)電池進(jìn)行充放電；同時(shí)，多副邊耦合變壓器的每個(gè)逆變副邊近似一個(gè)恒壓源的均衡單元，給電池模塊中的每節(jié)電池進(jìn)行均衡，所有的副邊均衡單元 通過(guò)PWM控制器控制三極管的脈寬實(shí)現(xiàn)均衡充電特性的調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103915877SQ201410166591
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】李小平, 黃偉昭, 李偉善, 胡佳娜, 邱顯煥, 張遠(yuǎn)明 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)