[发明专利]一种电动车电池组主动均衡的电池管理系统

说明书

本发明公开了一种电动车电池组主动均衡的电池管理系统，包括开关组件、多绕组变压器、微控制器和电池组监控器，多绕阻变压器与电池组的两端电连接以及分别与电池组中的每一电池的两端电连接，开关组件设在多绕组变压器与电池组及每一电池电连接的回路中，电池组监控器用于采集每一电池的电压数据，微控制器通过串行接口连接电池组监控器，用于读取电池组监控器采集的电压数据，并依据获得的电压数据控制开关组件的通断。本发明大容量电池组均衡电流可达几安培至十几安培，并且均衡效率高、均衡时间短。

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种电动车电池组主动均衡的电池管理系统。

背景技术

目前电动汽车发展越来越快，电动汽车用动力电池需要频繁充电，放电电流和放电深度较传统应用都有较大提高，对所用电池有更高的要求，一般对电动汽车电池组都要进行被动均衡处理。因为，在多数情况下，电池组充放电时各个单体电池是串联的，这意味着单体电池特性方面的微小变化都会导致电池充电的不一致。每次充电、放电循环都会使这个问题恶化。由于电池组的性能取决于最差的单体电池，随着电池组充放电变得越来越不均衡，电池组的容量将会降低，使电池组内单体电池荷电状态一致的过程称为均衡。被动均衡就是将能量从高的单体放出，使各单体电池一致。

被动均衡因为电路简单，成本低廉至今仍被广泛使用。其原理是依照电池的电量和电压呈正相关，根据单串电池电压数据，将高电压的电池能量通过电阻放电以与低电压电池的电量保持相等状态，也有以最高电压为判据，比如三元锂电最高4.2V，凡是超过4.2V就开始放电均衡。

因为BMS概念和产品最早是由国外提出，国外半导体厂商最先设计出专用IC，开始只是检测电压和温度，后来均衡的概念提出后，就采用了电阻放电的方法并将这个功能加入到IC中(因为这个放电控制的功能容易集成进芯片里)，现在广泛应用的TI\MAXIM\LINER均有此类芯片在产，有的是将开关驱动做到芯片里，有的甚至试图将开关也做进了芯片里。从被动均衡原理及示意图中我们可以看出，如果将电池组比作木桶，串接的电池就是组成木桶的板，电量低的电池是短板，电量高的电池就是长板，被动均衡做的工作就是截长不补短。电量高的电池中的能量变成热耗散掉，电能使用效率低。不仅如此，因为将电能转变成热量耗散，带来了两难的问题，这就是如果均衡电流大，热量就多，最后如何散热成为问题；如果均衡电流小，那么在大容量电池组中，电量差别大的情况下所起到的电量平衡作用效率很低，要达到平衡需要很长时间，在应用中有种隔靴搔痒的感觉。权衡利弊，所以现在被动均衡的电流一般都在百毫安(100mA)级别。

即目前市场上电动汽车电池管理系统中采用的电阻放电的被动均衡存在多余能量被消耗，均衡时发热严重，均衡电流小以及均衡效率低的问题。

发明内容

针对大容量电池组均衡电流小、均衡效率低和均衡时间长的问题，本发明提出了一种电动车电池组主动均衡的电池管理系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种电动车电池组主动均衡的电池管理系统，包括开关组件、多绕组变压器、微控制器和电池组监控器，所述多绕组变压器中的每一绕组分别与电池组的两端以及所述电池组中的每一电池的两端电连接，所述开关组件设在所述多绕组变压器与所述电池组及每一所述电池电连接的回路中，所述电池组监控器用于采集每一所述电池的电压数据，所述微控制器通过串行接口连接所述电池组监控器，用于读取所述电池组监控器采集的电压数据，并依据获得的电压数据控制所述开关组件的通断。

优选的，所述开关组件为继电器、可控硅、开关二极管、开关三极管、电子双向开关IC、光电耦合器和集成开关电路中的任意一种。

优选的，所述多绕组变压器包括一个主绕组和多个辅绕组，所述主绕组连接到所述电池组的两端，多个所述辅绕组分别连接到每一所述电池的两端。