[实用新型]一种动力锂离子电池的主动均衡系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种主动均衡系统，尤其是一种动力锂离子电池的主动均衡系统，属于动力锂离子电池的技术领域。

背景技术

动力锂离子电池多采用串联方式连接，由于各单体锂离子电池在制造、初始容量、电压、内阻以及锂离子电池组中各单体锂离子电池的温度等方面均不完全相同，在使用过程中，会造成某单体锂离子电池的过充电和过放电现象，严重时会造成个别锂离子电池的容量比其他锂离子电池都低，在放电过程中，其电量在放电过程中，其电量首先放完。为了对串联后的动力锂离子电池进行保护，不得不停止整个电池组的放电，对整个锂离子电池使用时间和容量造成极大的伤害。实际上一组锂离子电池中的实际放出的容量是由实际容量最小的那块锂离子电池所决定的，即该锂离子电池容量告终时，其他锂离子电池无法继续工作。

动力锂离子的充电过程中也是如此。在充电过程中，首先放完电的锂离子电池，又会首先被充满，这样就会出现过充电的现象，使得整个锂离子电池组不能正常被充满电。因此在混合动力电动汽车的储能电池工作过程中，锂离子电池间的不均衡性是影响锂离子电池工作的一个非常有害的因素，对电池组进行均衡控制是十分有必要。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种动力锂离子电池的主动均衡系统，其使用操作方便，延长电池的使用寿命，适应性好，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述动力锂离子电池的主动均衡系统，包括由若干单体电池串联组成的电池模块，所述电池模块通过电池组电压采样模块与均衡控制器的输入端相连；电池模块内任意单体电池通过单体电池电压测量模块与均衡控制器的输入端相连，电池模块内任意单体电池均与电量均衡模块相连，电量均衡模块与均衡控制器的输出端相连；

电池组电压采样模块将电池模块的电压采样输入到均衡控制器内，单体电池电压测量模块将电池模块内相应单体电池电压输入到均衡控制器内；均衡控制器根据电池模块的采样电压值及相应单体电池的数量计算电池模块内单体电池的平均电压值，并将相应平均电压值与电池模块内所有单体电池电压相比较；当单体电池电压、电池模块内单体电池的平均电压值间与均衡控制器设定的电压关系相对应时，均衡控制器向电量均衡模块输出均衡控制信号，对电池模块内相应的单体电池主动均衡，使单体电池电压、电池模块内单体电池的平均电压值与均衡控制器内设定的电压关系相匹配。

所述电量均衡模块包括变压器T1，所述变压器T1初级线圈的中心抽头与电池模块的负极端相连，电池模块的正极端接地；电池模块内任意单体电池的正、负极端均设有测量开关，单体电池两端的测量开关与变压器T1次级线圈的两端对应相连，变压器T1初级线圈的一端通过第一均衡开关接地，另一端通过第二均衡开关接地，第一均衡开关及第二均衡开关的控制端分别与均衡控制器的输出端相连；单体电池两端测量开关的控制端与均衡控制器的输出端相连；单体电池电压测量模块包括运算放大器，所述运算放大器的同相端、反相端与变压器T1次级线圈的两端对应相连，运算放大器的输出端与均衡控制器的输入端相连。

所述变压器T1次级线圈的一端通过正极总线与电池模块内单体电池正极端的测量开关相连，变压器T1次级线圈的另一端通过负极总线与电池模块内单体电池负极端的测量开关相连。

所述单体电池两端的测量开关、第一均衡开关及第二均衡开关均采用场效应管；第一均衡开关及第二均衡开关相应的漏极端与变压器T1初级线圈的两端对应相连，第一均衡开关及第二均衡开关相应的源极端接地，第一均衡开关及第二均衡开关的栅极端与均衡控制器的输出端相连；测量开关对应的栅极端均与均衡控制器相连，测量开关对应的漏极端与单体电池对应相连，测量开关对应的源极端与变压器T1的次级线圈相连。

所述均衡控制器将电池模块内单体电池的电压与单体电池的平均电压值相比较，当|U_max-U_ave|φ|U_min-U_ave|时，通过电量均衡模块对所述电压值最大的单体电池进行上限均衡；当|U_max-U_ave|π|U_min-U_ave|时，通过电量均衡模块对所述电压值最小的单体电池进行下限均衡；U_max表示电压值最大的单体电池电压，U_min表示电压值最小的单体电池电压。