[发明专利]基于双向DC/DC的电池均衡系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池均衡系统技术领域，尤其涉及一种基于双向DC/DC(直流转直流)的电池均衡系统。

背景技术

在新能源汽车和储能系统的高压电池组中，为了保证电池系统有足够的能量，延长电池组的使用寿命，需要对高压电池组内各串联的单体电池进行有效的均衡。现有基于电池模组内部的均衡技术中，有的是通过为每个单体电池构建一个独立的功率电阻放电回路来实现被动放电均衡，这是一种能量消耗型的放电均衡方式，不仅均衡电流较小同时也会由此导致发热问题；有的则是通过把单体电池多余的能量通过相邻单体电池依次传递到其他单体电池，这种均衡方案的电路组成和控制结构比较复杂，需要大量的变压器或电感电容器件，也很难控制EMC(电磁干扰)问题，同时由于其采用逐级能量传递的方式来实现均衡从而导致整个均衡效率很低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于双向DC/DC的电池均衡系统，其通过单片机控制双向DC/DC模块、双向极性切换开关以及双向开关阵列实现了对电池模组内各单体电池的分时充电或放电均衡。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于双向DC/DC的电池均衡系统，包括电池模组、电池管理单元、连接于各个电池管理单元之间的电源总线，所述电池管理单元包括单片机、双向DC/DC模块、双向极性切换开关、驱动/互锁电路；双向DC/DC模块的输入端与电源总线连接，双向DC/DC模块的输出端与双向极性切换开关的输入端连接，单片机的充电/放电均衡控制端与双向DC/DC模块的控制端连接，双向DC/DC模块的反馈端与单片机的状态诊断端连接，单片机的极性开关控制端与双向极性切换开关的控制端连接；所述电池模组由若干个单体电池串联组成，双向极性切换开关的上输出端与各个单体电池的正极之间连接有第一双向模拟开关，双向极性切换开关的下输出端与各个单体电池的负极之间连接有第二双向模拟开关，第一双向模拟开关与第二双向模拟开关构成双向开关阵列，所述单片机通过驱动/互锁电路控制双向开关阵列。

所述电池管理单元还包括LDO(低压差线性稳压器)电源变换电路，单片机的5V电源输入端通过LDO电源变换电路外接12V车载铅酸电池。

所述电池管理单元进一步包括温度检测电路，单片机的温度检测信号端通过温度检测电路外接温度传感器。

所述温度传感器包括T1～T4。

所述电池管理单元进一步包括电压检测电路，单片机的电压检测信号端通过电压检测电路外接电压传感器。

所述电压传感器包括V1～V12。

所述电池管理单元进一步包括CAN收发器，单片机的CAN信号端通过CAN收发器外接内部CAN(控制器局域网络)总线。

所述电池模组由12个单体电池串联组成，所述第一双向模拟开关包括开关S1、S3、S5、S7、S9、S11、S13，所述第二双向模拟开关包括开关S2、S4、S6、S8、S10、S12。

所述电源总线设置为12V电源总线。

本发明有益效果在于：

1、采用同一套均衡电路实现了电池模组内各单体电池的双向均衡，大大降低了物料成本，同时也解决了由于均衡时功率损耗导致的发热问题；

2、均衡通道中双向极性切换开关的使用使得双向模拟开关的数量减少近一半，大大降低了物料成本和减少整个电池管理单元的印制板面积；

3、采用基于硬件的驱动/互锁电路，可防止同时选通多个均衡通道，提高了均衡电路的可靠性和安全性；

4、通过单片机分时控制均衡电路和电压检测电路，实现了各单体电池的均衡和电压检测(即采样)共用同一根外接导线，采样和均衡互不影响，大大降低了连线工艺的复杂度。

附图说明

图1是本发明的原理方框图。

图2是本发明在充电均衡时的原理方框图。

图3是本发明在放电均衡时的原理方框图。

在图1、图2和图3中包括有：

1——电池模组、2——电池管理单元、11——单片机、12——双向DC/DC模块、13——双向极性切换开关、14——驱动/互锁电路、15——双向开关阵列、16——LDO电源变换电路、17——温度检测电路、18——电压检测电路、19——CAN收发器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。