[发明专利]电池的均衡系统及方法有效

专利信息
申请号: 201210142426.1 申请日: 2012-05-09
公开(公告)号: CN103390909A 公开(公告)日: 2013-11-13
发明(设计)人: 黎刚;张春淮;王可峰 申请(专利权)人: 北汽福田汽车股份有限公司
主分类号: H02J7/00 分类号: H02J7/00
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 张大威
地址: 102206*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 电池 均衡 系统 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及汽车动力电池技术领域,特别涉及一种电池的均衡系统及其方法。

背景技术

以混合动力、纯电动、燃料电池车为代表的节能环保车是未来车型发展的主要方向,而它们都是将电池作为动力的一部分或全部。电池往往由电池单体串并联组成,但由于电池单体制造及使用环境即电池组中的温度场分布绝对不均上的差异,随着电池的使用,电池的能量变得越来越不一致,此时能量最小的电池单体影响了整个电池组/电池模块的使用。

目前,为电池增加均衡电流,已经使用了外部MOSFET管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)进行均衡,为一种锂电池均衡的成熟技术方案,如图1和图2所示。

结合图1和图2,当电池组充放电时,ASIC(Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路)例如LTC6802,用来监测电池单体的电压和温度并汇报给MCU(Micro Control Unit,微处理器),MCU分析比较后发现某电池单体较电池组中其他串联的单体电压(或平均电压)高,此时MCU通过SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线控制发命令给ASIC,控制该电池单体对应的MOSFET管打开,单体电池通过MOSFET管和电阻实现对单体电池放电,从而达到整个电池组的能量均衡。

现有电池均衡方式为被动均衡,即只能被动地将能量多的单体电池的能量进行一定消耗来实现整个电池组能量均衡。由于被消耗掉的这部分能量以热量的形式(电阻和MOSFET管)散发掉,因此,现有技术存在发热量大、均衡效率低的缺点。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此,本发明的第一个目的在于提出一种电池的均衡系统,该系统采用集成化、模块化控制,均衡能量不是消耗,而是转移,均衡效率高。本发明的第二个目的在于提出一种电池的均衡方法。

为达到上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种电池的均衡系统,包括:监测采集模块、控制模块和能量管理模块,所述监测采集模块与电池组中的每个单体电池相连,用于监测并采集所述电池组中每个单体电池的电压和温度,以及根据来自所述控制模块的放电控制信号选择开启所述能量管理模块中对应的能量管理单元;所述控制模块与所述监测采集模块相连,用于根据所述每个单体电池的电压设置电压阈值,并将所述每个单体电池的电压与所述电压阈值进行比较以选择一个或多个待放电的单体电池,并根据所述每个单体电池的电压和温度计算对应的单体电池的电池极化内阻及电池剩余电荷,根据所述每个单体电池的电压、温度、电池极化内阻及电池剩余电荷以及选择的所述一个或多个待放电的单体电池生成放电控制信号;所述能量管理模块分别与所述监测采集模块和所述电池组相连,其中,所述能量管理模块包括多个能量管理单元,每个所述能量管理单元分别与每个所述单体电池一一对应相连,用于在所述监测采集模块的控制下开启以控制对应的待放电单体电池放电以对所述电池组进行充电。

根据本发明实施例的电池的均衡系统,对均衡和单体电池电压温度采集实现了集成化控制,均衡能量不是消耗,而是转移到电池组,均衡电流大,均衡效率高。此外,采用模块化设计,并可同时对多个单体电池进行均衡。

在本发明的一个实施例中,所述控制模块通过串行外设接口SPI总线与所述监测采集模块进行通讯,并且所述控制模块可以为微处理器。

通讯部分采用循环冗余校验CRC提高了通讯数据质量的可靠性。

在本发明的一个实施例中,所述电压阈值为所述电池组的多个单体电池的电压的平均值。

在本发明的另一个实施例中,当所述电池组包括N个所述单体电池,且其中M个所述单体电池的电压均高于其它N-M个所述单体电池中的每一个单体电池的电压时,所述电压阈值为N-M个单体电池中的电压最高值,其中,1≤M≤N-1,N为大于等于2的正整数,M为正整数。

在本发明的一个实施例中,所述监测采集模块包括:监测单元,所述监测单元与所述每个单体电池相连,用于监测并采集所述电池组中每个单体电池的电压;开启单元,所述开启单元与所述监测单元相连,用于根据所述放电控制信号选择开启待放电的单体电池对应的能量管理单元。

其中,在本发明的一个示例中,所述开启单元为金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET管。

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