[发明专利]一种动力电池系统组间均衡电路及均衡方法

说明书

本发明公开了一种动力电池系统组间均衡电路及均衡方法，对于由多个物理上独立的电池组经过串并联组成的动力电池系统进行主动均衡。控制系统采用主从模式并通过CAN总线传递数据信息，电池系统的组内均衡和组间均衡全部通过冗余电池完成，与不具有组间均衡功能的同类电池组相比，动力电池系统只增加了将这些电池组连接在一起的两条均衡动力线。由于本发明的组间均衡不需要隔离、外部无附加电路、均衡线路与电池组串并联结构无关，本发明具有系统成本低、动力电池系统生产安装工艺简单、维护容易、均衡速度快的特点。

技术领域

本发明属于电动汽车动力电池领域，具体为构成新能源汽车电池系统的各电池组间容量主动均衡的方法。

背景技术

动力电池随着电动汽车的日益普及应用越发广泛，由于单体电池无论从电压还是能量均无法满足电动汽车的使用要求，这就需要采用多节单体电池经过串、并联组成高电压、大容量的电动汽车用动力电池系统，而单体电池容量、内阻等内在参数的不一致将导致动力电池系统不能有效利用其全部可用容量，且随着电池的使用，这种不一致会越发明显，使得动力电池系统寿命远远低于单体电池寿命。

为了解决以上问题，应用于电动汽车的动力电池系统大多数采用了均衡技术，主流的均衡技术分为被动均衡和主动均衡两种，被动均衡由于能量损失、效率低等问题势必被主动均衡取代，目前主动均衡技术主要通过电容、电感、变压器、冗余电池等作为能量转存器件，实现能量从可用容量高的电池向可用容量低的电池转移，实现各单体电池的均衡。

然而，由于电动汽车尤其是客车、货车等所需电池能量较大，从体积、重量及电池管理等方面考虑其动力电池系统一般由多个物理上相对独立的电池组进行串并联后构成，每个电池组再由若干单体电池串并联组成，电池组内部集成电池管理单元，实现组内电池的管理和均衡。

目前多数电池均衡方法均针对电池组内的电池进行均衡，由于电池组物理上相对独立、电池组间电压差较大、电池组间串并联结构复杂多样，组间均衡实现难度较大，尚无较成熟的组间均衡方案。

发明内容

本发明提出的目的在于提供一种动力电池系统组间均衡的方法，旨在解决以上电动汽车动力电池系统中各电池组间可用容量均衡的问题，所述电池系统包含i×j个电池组，每个电池组内部包含P个单体电池及1个用于电池组内均衡及各电池组进行组间均衡的冗余电池；所述电池组内部集成本地电池管理单元，通过CAN总线与中央管理单元通信，由本地电池管理单元直接控制其所在电池组内的冗余电池与组间均衡电路或组内其他电池的通断。

所述电池组，其特征在于，电池组采用i串j并的方式连接在一起，每个电池组均具有外部均衡电路接口，串、并联在一起的电池组外部均衡电路接口全部可通过外部均衡电路连接在一起。

所述冗余电池，其特征在于，位于电池组内部的冗余电池可通过继电器分别与电池组外部均衡线路连接或与电池组内部其他电池连接。

所述冗余电池，其特征在于，位于电池组内部的冗余电池作为动力电池系统能量均衡的储能元件，在外部均衡电路及内部均衡电路间进行切换，实现动力电池系统内全部单体电池之间的能量转移过程。

一种动力电池系统组间均衡方法，其特征在于，所述均衡方法包括以下步骤。

步骤一：中央管理单元根据存储于其内部的各电池组总容量及当前电量、本地电池管理单元传送的各单体电池容量及当前电量、当前动力电池系统工况，通过CAN总线向各本地电池管理单元发送组间均衡准备指令。

步骤二：各本地电池管理单元根据中央管理单元发送的指令，通过控制其组内冗余电池与组内其余单体电池的连接方式使冗余电池电量达到中央管理单元发送的指令的要求，并不断向中央管理单元发送冗余电池电量状态。