[发明专利]动力锂离子电池组的主动均衡系统及均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及主动均衡系统及均衡方法，尤其涉及动力锂离子电池组的主动均衡系统及均衡方法。

背景技术

动力锂离子电池组一般采用串联方式连接，由于各单体锂离子电池因制造工艺造成初始容量、电压、内阻等不完全相同，导致在使用过程中造成单体锂离子电池的过充电和过放电现象，严重时会导致个别单体锂离子电池提前老化、失效，动力锂离子电池组的电容量下降、工作寿命缩短。

在放电过程中，电量低的单体锂离子电池在放电过程中首先放完电，为了对串联后的动力锂离子电池组进行保护，整个动力锂离子电池组停止放电，电量高的单体锂离子电池仍有未放完的电，致使整个动力锂离子电池组使用时间和容量实际是由容量最小的那块单体锂离子电池决定，即该单体锂离子电池容量告终时，其它单体锂离子电池也无法继续工作。动力锂离子电池组的充电过程也是如此。在充电过程中，容量最小的那块单体锂离子电池又会首先被充满，为了保护动力锂离子电池组，整个动力锂离子电池组停止充电，使得整个动力锂离子电池组其它单体锂离子电池未被充满电，电容量严重减小。由此可见，动力锂离子电池组在工作过程中，动力锂离子电池间的不均衡是影响动力锂离子电池组正常工作的主要因素，对动力锂离子电池组进行均衡控制是十分必要。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供动力锂离子电池组的主动均衡系统及均衡方法，系统构架简单、操作方便，具有均衡能量传输直接、均衡电流大、损耗功耗小的特点，延长电池组的工作寿命，适应性好，可靠性高。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：动力锂离子电池组的主动均衡系统，包括：电池模块、矩阵控制电路、DC/DC单元、PWM控制单元、主控单元、电压温度采样单元；所述电池模块由若干个单体电池串联组成，电池模块内的所有单体电池两端均与电压温度采样单元相连；所述矩阵控制电路包括若干个可控开关，电池模块内任意单体电池两端的可控开关与DC/DC单元相连，DC/DC单元与PWM控制单元相连，PWM控制单元与主控单元相连，主控单元还与矩阵控制电路、电压温度采样单元连接。

所述DC/DC单元包括：变压器T1、开关管 Q1、开关Sa、开关管Q2、开关Sb；所述变压器T1的初级线圈接有开关管Q1、整流二极管R1及与整流二极管R1并联的可控开关Sa；所述变压器T1的次级线圈接有开关管Q2、整流二极管R2及与整流二极管R2并联的可控开关Sb；电池模块内任意单体电池的正极端、负极端均设有可控开关，开关Sa与任意单体电池正极端的可控开关连接，开关管Q1与任意单体电池负极端的可控开关连接；开关Sb与电池模块的正极连接，开关管Q2与电池模块的负极连接，电池模块的负极接地；主控单元控制可控开关、开关Sa、开关Sb的开合；主控单元通过PWM控制单元控制开关管Q1、开关管Q2的断通。

所述的DC/DC单元内的开关Sa、开关Sb、开关管Q1、开关管Q2是场效应管或三极管或IGBT。

所述的矩阵控制单元内的可控开关为场效应管、三极管、IGBT。

动力锂离子电池组的主动均衡方法，包括以下步骤：

1）将n节单体电池依次串联组成电池模块，电池模块的负极接地，电压温度采样单元对电池模块中各个单体电池两端的电压进行采样，记单体电池的电压为Ui（i≤n），将采样结果输至主控单元；

2）主控单元接收采样结果，并根据采样结果得到电池模块内单体电池的平均电压值U，根据U_△i=Ui-U，得到单体电池的电压偏差值U_△i ，比较U_△i 大小得到电压偏差最大值U_△imax；

3）主控单元对步骤3）得到的U_△imax 进行判断，判断是否符合预设定的均衡策略，对电量高的单体电池进行上限均衡，电量低的单体电池进行下限均衡；主控单元在电池模块使用过程中对单体电池进行电池健康评估，判断出某个单体电池容量不足并进行能量补偿；

4）根据步骤3）对所有单体电池进行均衡判断后，主控单元3

判断没有需要均衡或补偿的单体电池，则跳回到步骤1）,电压温度采样单元进行新一轮电压温度采样；

5）当电压温度采样单元轮回采样数量达到要求，主控单元3未发现需要均衡或补偿的单体电池后，系统进入休眠。