[实用新型]一种动力锂电池均衡装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种动力锂电池均衡装置。

背景技术

随着现代社会的发展，能源危机和环境污染成为人们必须面对的社会难题。尤其是石油危机制约常规动力汽车的进一步发展，电动汽车具有节能、环保的优点，成为未来汽车发展的必然趋势。众所周知，动力锂电池单体阵列作为电动汽车关键的零部件之一，提高其安全可靠性显得十分重要。由于组成锂电池单体组的锂电池单体电池内部特性无法做到完全一致，多次使用电池组后，锂电池单体电池的差异性就会体现出来，如部分电池锂电池单体之间的电压出现差异,电池出现过充过放等现象，使电池的存储容量下降，锂电池单体化学成分遭到破坏，影响锂电池单体组的使用寿命，严重则可能引起电池燃烧或爆炸等事故。

为了提高电池组的安全性，应对电池组建立能量管理系统，以实现对锂电池单体组中各锂电池单体进行均衡管理和控制。传统动力锂电池单体组能量管理系统的均衡策略往往由于锂电池单体数量多和锂电池单体间能量传递的局限性，出现均衡速度慢和效率低等问题，导致动力锂电池单体组均衡效果远未达到理想目标。综上所述，在人们对电力系统安全性、稳定性要求越来高的今天，迫切需要一种均衡速度快、能量传递效率高和安全性高的动力锂电池单体组能量管理系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有电池的均衡控制存在均衡速度慢和效率低的的问题，提供一种动力锂电池均衡装置，其具有均衡速度快、能量传递效率高和安全性高的特点。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种动力锂电池均衡装置，包括动力锂电池单体阵列、功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵和MCU模块；动力锂电池单体阵列包括m×n个锂电池单体；功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵包括由m×n开关矩阵、同步数据采集模块和PWM控制模块组成；动力锂电池单体阵列的各个锂电池单体的正负极均与m×n开关矩阵双向连接；m×n开关矩阵的控制输出端连接同步数据采集模块的控制输入端，m×n开关矩阵的控制输入端连接PWM控制模块的控制输出端；同步数据采集模块的控制输出端和PWM控制模块的控制输入端均与MCU模块相连接；上述m和n均为大于等于1的正整数。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1、采用功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵的均衡手段，解决能量逐层传递方法的局限性，锂电池单体均衡效率得到进一步提高，使本实用新型在动力锂电池单体均衡方法中更具优势。

2、采用随机耦合网络同步来提高系统同步速度，能使含锂电池单体数量较多的动力锂电池单体阵列快速达到均衡状态。

附图说明

图1为一种动力锂电池均衡装置的结构图。

图2为图1中功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵的结构图。

具体实施方式

参见图1和2，一种动力锂电池均衡装置，包括动力锂电池单体阵列、功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵和MCU模块。上述功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵包括由m×n开关矩阵、同步数据采集模块和PWM控制模块等组成。动力锂电池单体阵列包括中含有m×n(m≥1,n≥1)个锂电池单体，各个锂电池单体的正负极均与m×n开关矩阵双向连接。m×n开关矩阵的控制输出端连接同步数据采集模块的控制输入端，m×n开关矩阵的控制输入端连接PWM控制模块的控制输出端。同步数据采集模块的控制输出端和PWM控制模块的控制输入端均与MCU模块相连接。

功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵中的同步数据采集模块对动力锂电池单体阵列中各锂电池单体输出电压、输出电流进行周期为T的A/D采样，得到各锂电池单体输出电压序列和输出电流序列，并将相关数据传输到MCU模块。MCU模块按照随机耦合关系，通过设置功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵，将第i和第j个电池结点进行连接，并将电池结点i的状态变量耦合到电池结点j。具体实施时，状态变量将被送到功率交叉连接双向开关DC/DC矩阵中的PWM控制模块，以控制电池结点i到电池结点j的功率流动，使能量从该对锂电池单体中能量较高的锂电池单体转移到能量较低的锂电池单体，直至两锂电池单体状态基本同步。重复上述步骤，最终实现动力锂电池单体阵列中各锂电池单体状态同步，达到平衡控制的目的。