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原文传递一种电动汽车动力电池均衡系统及其均衡方法

专利名称：	一种电动汽车动力电池均衡系统及其均衡方法
摘要：	本发明提供了一种电动汽车动力电池均衡系统及其均衡方法，单体动力电池依次串联，嵌入式处理器通过控制电压采集模块对电池组中单体动力电池的电压进行采集，嵌入式处理器根据单体动力电池电压的采集结果，生成均衡控制信号，通过均衡控制单元控制所有电池均衡模块按照不同均衡方向协同工作。本发明对串联单体电池的快速主动均衡，能够延长电池组使用寿命，增加电池利用效率，提高了均衡速度和能源利用效率；均衡精度高，根据实际条件不同可将串联电池间电压差控制在几毫伏至几十毫伏以内；均衡速度快，单体电池间均衡电流值较高；均衡模块电路具有硬件保护功能，当控制信号故障时，均衡模块会自动停止工作。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北工业大学
发明人：	高田;屈子路;张一凡;羊彦;侯静
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910505813.9
公开号：	CN110228397A
代理机构：	西北工业大学专利中心
代理人：	金凤
分类号：	B60L58/22(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	710072 陕西省西安市友谊西路127号
主权项：	1.一种电动汽车动力电池均衡系统，包括一个电池均衡中央控制系统、n个单体动力电池B1，B2，…，Bk，…，Bn组成的电池组和m个电池均衡模块，其特征在于：所述的n个单体动力电池依次串联，所述电池均衡中央控制系统包括嵌入式处理器、电压采集模块和均衡控制单元，嵌入式处理器通过控制电压采集模块对电池组中n个单体动力电池的电压进行采集，嵌入式处理器根据单体动力电池电压的采集结果，生成均衡控制信号，通过均衡控制单元控制所有电池均衡模块按照不同均衡方向协同工作；所述的n-1个电池均衡模块并联在n个单体动力电池中每两个单体动力电池之间，即第1个电池均衡模块并联在单体动力电池B1和B2之间，第2个电池均衡模块并联在单体动力电池B2和B3之间，并依次类推；所述电池均衡模块对电池组中串联的相邻两个单体动力电池间进行双向电量转移，每个电池均衡模块包含隔离电路、功率驱动电路和双向buck-boost电路，隔离电路由光耦U1、U2，电阻R3、R6，电容C1、C4、C3、C5构成，光耦U1和光耦U2并联，PWM UP连接光耦U1的2管脚，并串联电阻R6后连接光耦U2的3管脚，PWM DN连接光耦U2的2管脚，并串联电阻R3后连接光耦U1的3管脚，电容C1、C4并联后连接至光耦U1的5管脚，电容C3、C5并联后连接至光耦U2的5管脚；功率驱动电路包含电阻R2、R4，电容C2，二极管D2和三极管Q1，二极管D2连接在三极管Q1的基极和集电极间，C2和R4串联后连接在Q1的基极和集电极间，电阻R2的一端连接在C2和R4之间，电阻R2的另外一端连接光耦U1的6管脚；双向buck-boost电路包含开关管Q2、Q3，二极管D1、D3以及功率电感L1，二极管D1的两端分别和开关管Q2的漏极和源极连接，二极管D3两端分别和开关管Q3的漏极和源极连接，开关管Q2的漏极和开关管Q3的源极相连，功率电感L1一端连接至开关管Q2的漏极和开关管Q3的源极，功率电感L1的另一端连接至BAT2；隔离电路由光耦U1、U2的6端口连接至功率驱动电路，功率驱动电路通过电阻R1、R7分别与双向buck-boost电路连接；两个信号端PWM UP和PWM DN连接至电池均衡中央控制系统；BAT1、BAT2、BAT3为三个功率端，分别连接至串联电池组中相邻的两个单体电池的正负极，由于串联电池组相邻两单体电池中前一节单体电池的负极和后一节单体电池正极相接，合并为一个接线端，则三个功率端分别和前一节单体电池的正极、前一节单体电池的负极、后一节单体电池负极相连接；PWM UP和PWM DN接收来自电池均衡中央控制系统的均衡控制信号，首先通过隔离电路进行隔离，隔离后的信号送至功率驱动电路放大后，驱动双向buck-boost电路工作，通过BAT1、BAT2、BAT3三个端口将相邻两个单体电池的电量进行转移，实现电池均衡；每个电池均衡模块的具体工作过程为：首先电池均衡中央控制系统控制PWM UP为高电平，PWM DN为低电平，则开关管Q2开通，开关管Q3关断，电池Bk通过开关管Q2向功率电感L1充电；随后控制PWM UP为低电平，PWM DN为高电平，则开关管Q3开通，开关管Q2关断，功率电感L1通过Q3向电池Bk+1充电；如此循环往复，则电池Bk的电量通过L1转移至电池Bk+1中，实现电池Bk向电池Bk+1充电；若欲使电池Bk+1向电池Bk充电，先控制PWM UP为低电平，PWM DN为高电平，随后控制PWM UP为高电平，PWM DN为低电平，如此循环往复即可；每个电池均衡模块对应两个相邻的单体电池，电池组中均衡模块总数m等于串联动力电池组中单体电池数量n-1；所有电池均衡模块的信号端都连接至电池均衡中央控制系统，电池均衡中央控制系统根据电池组各个动力单体电池的实时电压信息，生成每个均衡模块的均衡控制信号，均衡控制信号被发送至各个电池均衡模块，每个电池均衡模块按照各自的控制信号工作，控制各单体动力电池按照正确的方向转移电量，最终使电池组中所有单体电池达到均衡状态。 2.一种利用权利要求1所述电动汽车动力电池均衡系统的均衡方法，其特征在于包括下述步骤： Step1：读取电池总数n，则电池均衡模块总数m＝n-1，将所有电池均衡模块分组，第1、3、5、…模块为奇数组均衡模块，称为S1、S3、S5、…；第2、4、6、…模块为偶数组均衡模块，称为S2、S4、S6、…； Step2：获取当前时刻电池组中单体动力电池Bk的电压Vk，计算电池组所有单体动力电池电压的平均值V′，设置允许误差值E，其中E根据电池组的使用要求设定；令k＝1、2、3…，且k≤n，判断每个电池电压Vk和平均电压V′之差的绝对值是否小于规定误差值E；若某单体电池电压Vk和平均电压V′之差的绝对值大于规定误差值E，则电池组未达到均衡状态，则进入Step3；若单体电池电压Vk和平均电压V′之差的绝对值小于或等于规定误差值E，则电池组已达到均衡状态，进入Step8； Step3：令计数标识p等于1； Step4：比较B1至Bp的平均电压和Bp+1至Bn的平均电压，当B1至Bp的平均电压和Bp+1至Bn的平均电压绝对值之差小于或等于规定误差值E，则记Sp＝0；当B1至Bp的平均电压和Bp+1至Bn的平均电压的绝对值之差大于规定误差值E时，若B1至Bp的平均电压小于Bp+1至Bm的平均电压，记Sp＝1；反之，若B1至Bp的平均电压大于Bp+1至Bm的平均电压，记Sp＝2； Step5：将p加1，当p
所属类别：	发明专利