本發(fā)明涉及電池管理，特別是涉及一種電池主動均衡系統(tǒng)及主動均衡方法。

背景技術(shù)：

1、單體鋰離子電池的電壓較低，在實際使用過程中需要把若干個單體電池進(jìn)行組合，這樣構(gòu)成的電池組才能夠滿足相應(yīng)的電壓和功率需求。但由于生產(chǎn)加工過程中的電池個體制造差異性及鋰電池本身特有的化學(xué)屬性，使得同批次的單體鋰電池初始容量、內(nèi)阻、電壓等方面存在差異。鋰電池成組使用時存在單體鋰電池各參數(shù)不一致的缺陷，難以達(dá)到完全均衡的充電及放電的目標(biāo)，容易出現(xiàn)電池過充或過放的現(xiàn)象。隨著充電循環(huán)次數(shù)增加，電池組的不平衡充放電狀態(tài)最終會導(dǎo)致電池組的容量性能降低，使用壽命衰減，進(jìn)而整個電池組無法正常工作甚至報廢。為了避免出現(xiàn)過充過放現(xiàn)象，延長電池組使用壽命，需要對電池組的能量進(jìn)行均衡控制以提高電池組的一致性及能量利用率。

2、當(dāng)前汽車bms領(lǐng)域，按照能量的轉(zhuǎn)化形式可以將電池均衡分為兩大類，主要均衡方式為主動均衡(能量轉(zhuǎn)移形式)以及被動均衡方式(能量消耗形式)。被動均衡其均衡原理是讓電池單體多余的電量釋放到電阻上。該方法操作簡單已于實現(xiàn)，但是電池多余的能量并不能得到利用，而且電池組的溫度會有一定的上升。且均衡電流較小，一般只有100ma左右，對于幾百安以上的車載動力電池組來說均衡作用非常有限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種電池主動均衡系統(tǒng)及主動均衡方法，以解決上述技術(shù)問題，優(yōu)化電池均衡的效率和性能。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電池主動均衡系統(tǒng)，包括：第一dcdc模塊、第二dcdc模塊、高壓電池組、低壓電池組和均衡電路；

3、低壓電池組與第二dcdc模塊的輸入端連接，第二dcdc模塊的輸出端與均衡電路的輸入端連接，均衡電路的輸出端與高壓電池組連接，高壓電池組與第一dcdc模塊的輸入端連接，第一dcdc模塊的輸出端與低壓電池組及第二dcdc模塊的輸入端連接；

4、當(dāng)?shù)蛪弘姵亟M電量充足時，低壓電池組通過由低壓電池組、第二dcdc模塊、均衡電路以及高壓電池組構(gòu)成的第一均衡回路對高壓電池組進(jìn)行均衡，當(dāng)?shù)蛪弘姵亟M電量不足，電池主動均衡系統(tǒng)上電后，第一dcdc模塊將高壓電池組的輸出電壓切換至第二dcdc模塊的接收電壓范圍內(nèi)，高壓電池組通過由高壓電池組、第一dcdc模塊、第二dcdc模塊、均衡電路構(gòu)成的第二均衡回路對高壓電池組進(jìn)行均衡。

5、上述方案中，采用主動均衡方式，通過第一dcdc模塊和第二dcdc模塊的配合，系統(tǒng)能夠有效地將高壓電池組的電量轉(zhuǎn)移到低壓電池組避免了被動均衡方式中將多余電量消耗到電阻上的浪費，提高了能量的利用效率。相比于被動均衡方式，可以顯著降低電池組的溫升，有助于保持電池在適宜的工作溫度下運行，延長電池壽命。通過第一dcdc模塊將高壓電池組的輸出電壓切換至第二dcdc模塊的接收電壓范圍內(nèi)，確保了高壓電池組的能量能夠有效地傳輸?shù)降蛪弘姵亟M和均衡電路中，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。在低壓電池組電量充足和不足的情況下，分別采用不同的均衡策略，確保在各種工況下都能實現(xiàn)高效的電池均衡。通過兩個dcdc模塊和均衡電路的雙向能量流動，能夠更有效地實現(xiàn)電池間的能量均衡，避免了被動均衡方式中均衡電流較小、效果有限的問題。

6、在一種實現(xiàn)方式中，電池主動均衡系統(tǒng)包括一個鋰電池組，

7、鋰電池組包括n個串聯(lián)的單體電芯；

8、選取m個串聯(lián)的單體電芯構(gòu)建低壓電池組，并基于剩余的(n-m)個串聯(lián)的單體電芯構(gòu)建高壓電池組，n和m均為大于1的正整數(shù)且(n-m)的值大于m。

9、在一種實現(xiàn)方式中，電池主動均衡系統(tǒng)還包括配電模塊，

10、配電模塊的輸入端與高壓電池組連接，輸出端與第一dcdc模塊的輸入端連接；其中，第一dcdc模塊用于將配電模塊的輸出電壓轉(zhuǎn)換至第二dcdc模塊的接收電壓范圍內(nèi)。

11、在一種實現(xiàn)方式中，高壓電池組包含多個單體電芯，均衡電路包括若干個均衡開關(guān)，

12、每個單體電芯的正極與一個均衡開關(guān)的第一端連接；

13、均衡開關(guān)的第二端與第二dcdc模塊的輸出端連接。

14、在一種實現(xiàn)方式中，電池主動均衡系統(tǒng)還包括主控單元和從控單元，高壓電池組內(nèi)包括多個單體電芯，

15、從控單元用于采集高壓電池組內(nèi)每個單體電芯的電芯工作數(shù)據(jù)并發(fā)送至主控單元；其中，電芯工作數(shù)據(jù)包括單體電芯電壓值和電芯溫度；

16、主控單元基于接收的電芯工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池均衡判斷，當(dāng)高壓電池組需要進(jìn)行電池均衡時，向從控單元發(fā)送電池均衡控制指令；

17、從控單元還用于根據(jù)接收的電池均衡控制指令切換高壓電池組內(nèi)均衡電路的工作狀態(tài)。

18、在一種實現(xiàn)方式中，主控單元基于接收的電芯工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池均衡判斷，當(dāng)高壓電池組需要進(jìn)行電池均衡時，向從控單元發(fā)送電池均衡控制指令，具體包括：

19、獲取電芯工作數(shù)據(jù)中的最大單體電芯電壓值，將最大單體電芯電壓值與其余單體電芯電壓值進(jìn)行比較，當(dāng)最大單體電芯電壓值與任意一個單體電芯電壓值的差值超過第一預(yù)設(shè)電壓閾值時，控制主控單元對向從控單元發(fā)送電池均衡控制指令以使從控單元對高壓電池組執(zhí)行電池均衡操作。

20、在一種實現(xiàn)方式中，主控單元基于接收的電芯工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池均衡判斷，還包括：

21、當(dāng)電芯工作數(shù)據(jù)中存在電芯溫度超過預(yù)設(shè)閾值時，判定高壓電池組的溫度異常，控制主控單元向從控單元發(fā)送電池均衡中斷指令，以使從控單元中斷電池均衡操作。

22、在一種實現(xiàn)方式中，電池主動均衡系統(tǒng)，還包括：

23、當(dāng)?shù)蛪弘姵亟M內(nèi)存在單體電芯電壓值低于第二預(yù)設(shè)電壓閾值時，控制主控單元向從控單元發(fā)送上高壓指令，以使高壓電池組經(jīng)過第一dcdc模塊向低壓電池組內(nèi)的單體電芯進(jìn)行補(bǔ)電。

24、第二方面，本申請還提供一種主動均衡方法，適用于如上的電池主動均衡系統(tǒng)，包括：

25、步驟1、實時采集高壓電池組內(nèi)每個單體電芯的電芯工作數(shù)據(jù)，基于電芯工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池均衡判斷，當(dāng)判定高壓電池組需要進(jìn)行電池均衡時，控制主控單元向從控單元發(fā)送電池均衡控制指令，以使從控單元切換高壓電池組內(nèi)的均衡開關(guān)工作狀態(tài)；其中，高壓電池組內(nèi)包含若干單體電芯；

26、步驟2、控制第二dcdc模塊基于開啟的均衡開關(guān)向高壓電池組內(nèi)的單體電芯進(jìn)行補(bǔ)電；其中，第二dcdc模塊通過第一dcdc模塊與配電模塊連接，第一dcdc模塊用于將配電模塊的輸出電壓轉(zhuǎn)換至第二dcdc模塊的接收電壓范圍內(nèi)。

27、在一種實現(xiàn)方式中，主動均衡方法還包括：

28、實時檢測低壓電池組內(nèi)每個單體電芯的電壓值；

29、當(dāng)?shù)蛪弘姵亟M內(nèi)存在電壓值低于預(yù)設(shè)電壓閾值的第一單體電芯時，若高壓電池組符合預(yù)設(shè)補(bǔ)電條件，控制高壓電池組向第一單體電芯進(jìn)行補(bǔ)電；其中，預(yù)設(shè)補(bǔ)電條件為高壓電池組處于正常工作狀態(tài)且具備富余電量。

技術(shù)特征：

1.一種電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括：第一dcdc模塊、第二dcdc模塊、高壓電池組、低壓電池組和均衡電路；

2.如權(quán)利要求1所述的一種電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述電池主動均衡系統(tǒng)包括一個鋰電池組，

3.如權(quán)利要求1所述的電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述電池主動均衡系統(tǒng)還包括配電模塊，

4.如權(quán)利要求1所述的一種電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓電池組包含多個單體電芯，所述均衡電路包括若干個均衡開關(guān)，

5.如權(quán)利要求1所述的一種電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述電池主動均衡系統(tǒng)還包括主控單元和從控單元，所述高壓電池組內(nèi)包括多個單體電芯，

6.如權(quán)利要求5所述的一種電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述主控單元基于接收的所述電芯工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池均衡判斷，當(dāng)所述高壓電池組需要進(jìn)行電池均衡時，向所述從控單元發(fā)送電池均衡控制指令，具體包括：

7.如權(quán)利要求5所述的一種電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述主控單元基于接收的所述電芯工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池均衡判斷，還包括：

8.如權(quán)利要求5所述的一種電池主動均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述電池主動均衡系統(tǒng)，還包括：

9.一種主動均衡方法，其特征在于，適用于如權(quán)利要求1-9任意一項所述的電池主動均衡系統(tǒng)，包括：

10.如權(quán)利要求9所述的一種主動均衡方法，其特征在于，所述主動均衡方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種電池主動均衡系統(tǒng)及主動均衡方法，所述系統(tǒng)包括：第一DCDC模塊、第二DCDC模塊、高壓電池組、低壓電池組和均衡電路；低壓電池組與第二DCDC模塊的輸入端連接，第二DCDC模塊的輸出端與均衡電路的輸入端連接，均衡電路的輸出端與高壓電池組連接，高壓電池組與第一DCDC模塊的輸入端連接，第一DCDC模塊的輸出端與低壓電池組及第二DCDC模塊的輸入端連接；當(dāng)?shù)蛪弘姵亟M電量充足時，低壓電池組通過第一均衡回路對高壓電池組進(jìn)行均衡，當(dāng)?shù)蛪弘姵亟M電量不足，電池主動均衡系統(tǒng)上電后，第一DCDC模塊將高壓電池組的輸出電壓切換至第二DCDC模塊的接收電壓范圍內(nèi)，高壓電池組通過第二均衡回路對高壓電池組進(jìn)行均衡。本發(fā)明可以優(yōu)化電池均衡的效率和性能。

技術(shù)研發(fā)人員：陳斌斌,雷晶晶,張青嶺,鄭廣杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：欣旺達(dá)動力科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30