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原文传递一种基于外接电源的动力电池组主动均衡系统及控制方法

专利名称：	一种基于外接电源的动力电池组主动均衡系统及控制方法
摘要：	本发明公开了一种基于外接电源的动力电池组主动均衡系统及控制方法，该系统包括：动力电池组、信号采集模块、均衡控制模块、开关模块、超级电容器与外接电源；信号采集模块将采集到的动力电池组工作状态数据发送给均衡控制模块；均衡控制模块根据动力电池组的工作状态数据，执行主动均衡控制方法，对第一开关模块和第二开关模块的开合进行控制；超级电容器进行充电后，均衡控制模块控制通过第一开关模块的开合，进而控制超级电容器为单体电池进行充电；均衡控制模块通过控制第二开关模块的开合，进而控制外接电源为超级电容器进行充电。本发明可以加快电池组的均衡速度，提高均衡效率，简化电路设计，优化控制策略，提高整个电池组的一致性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	刘毅辉;杨号远;杨胜兵
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910683226.9
公开号：	CN110341548A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	王丹;刘琰
分类号：	B60L58/12(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，该系统包括：动力电池组、信号采集模块、均衡控制模块、开关模块、超级电容器与外接电源；其中：动力电池组包括多个单体电池；开关模块包括第一开关模块和第二开关模块；外接电源、超级电容器、开关模块、动力电池组以及负载依次连接；信号采集模块的输入端与动力电池组相连，输出端与均衡控制模块的输入端相连，将采集到的动力电池组工作状态数据发送给均衡控制模块；均衡控制模块的输出端分为两路，分别与第一开关模块、第二开关模块相连，均衡控制模块根据动力电池组的工作状态数据，执行主动均衡控制方法，对第一开关模块和第二开关模块的开合进行控制；超级电容器进行充电后，均衡控制模块控制通过第一开关模块的开合，进而控制超级电容器为单体电池进行充电；均衡控制模块通过控制第二开关模块的开合，进而控制外接电源为超级电容器进行充电。 2.根据权利要求1所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，信号采集模块包括电压采集单元、电流采集单元和温度采集单元，信号采集模块用于采集电池单体的电压、电流和温度信息，并将其传递给均衡控制模块。 3.根据权利要求1所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，均衡控制模块的输入端与信号采集模块的输出端相连，均衡控制模块通过对信号采集模块采集到的电压、电流与温度信息进行计算分析，向开关模块输出不同高低电平的脉冲信号，控制开关模块闭合或者断开。 4.根据权利要求1所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，超级电容器通过第一开关模块与电池组中的各个单体组成闭合回路。 5.根据权利要求1所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，外接电源通过第二开关模块与超级电容器组成闭合回路。 6.根据权利要求1所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，第一开关模块由MOS管与二极管组成，MOS管的基极与均衡控制模块的第一输出端相连，MOS管的栅极与超级电容器相连，MOS管的源极与二极管的阳极相连，二极管的阴极与电池单体相连，二极管用于防止MOS管被反向击穿。 7.根据权利要求1所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，第二开关模块由MOS管与二极管组成，MOS管的基极与均衡控制模块的第二输出端相连，所述MOS管的栅极与外接电源相连，所述MOS管的源极与二极管的阳极相连，所述二极管的阴极与超级电容器相连，所述二极管起到防止MOS管被反向击穿的作用。 8.根据权利要求1所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统，其特征在于，第一开关模块由多个开关组N-N’组成，开关组N-N’由开关N与开关N’组成，开关N用于控制电池单体的正极与超级电容器之间的通断，开关N’用于控制电池单体的负极与超级电容器之间的通断。 9.一种基于外接电源的动力电池组主动均衡系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、信号采集模块采集电池单体的电压、电流、温度信号，并传递给均衡控制模块；步骤2、均衡控制模块通过对信号采集模块采集到的信息进行计算分析，判断是否存在需要进行均衡的电池单体，若存在，则跳转至步骤3，否则，跳转至步骤6；步骤3、均衡控制模块分析出需要进行均衡的电池单体，并控制对应的开关组N-N’关闭，同时控制第二开关模块断开，超级电容器给电池单体充电，持续t1秒，单体电压升高，超级电容器两端电压降低；步骤4、均衡控制模块控制开关组N-N’断开，同时控制第二开关模块闭合，外接电源给超级电容器充电，持续t2秒，超级电容器两端电压升高；步骤5、跳转至步骤2；步骤6、主动均衡控制方法结束。 10.根据权利要求9所述的基于外接电源的动力电池组主动均衡系统的控制方法，其特征在于，步骤2中对信号采集模块采集到的信息进行计算分析的具体方法为：步骤2.1、当电池单体的温度大于设定的阈值T1时，表示该电池单体存在安全隐患，均衡控制模块立即停止对其进行充放电，并等待进一步处理；当电池单体的温度小于设定的阈值T1时，转入步骤2.2；步骤2.2、当电池单体的电压小于设定的阈值V时，表示该电池单体已经过度放电，均衡控制模块立即停止对其进行充放电，并等待进一步处理；当电池单体M的电压大于设定的阈值V时，转入步骤2.3；步骤2.3、均衡控制模块计算电池单体的SOC值，当电池单体M的SOC值小于设定的阈值ΔSOC时，转入步骤3；当电池单体的SOC值大于设定的阈值ΔSOC时，转入步骤6；计算电池单体的SOC值的公式为：其中，SOC(t)为t时刻电池的荷电状态，SOC(t0)为初始时刻电池的荷电状态，η为电池的充放电效率，I(τ)为电池的充放电电流。
所属类别：	发明专利