动力电池的主动均衡控制方法技术

一种动力电池的主动均衡控制装置，包括：单体电池采样单元，用于获取电池组内的单体电池电压；单体电池均衡电流采样单元，用于获取单体电池均衡时的电流；单体电池均衡控制开关，用于实现对单体电池均衡充电的开关控制；均衡电源模块，其输出可调节，所述均衡电源模块通过多个所述单体电池均衡控制开关与多个单体电池分别一一对应地连接；控制器根据所述电压及电流计算出电压低的单体串，并计算出其均衡目标电压和均衡电流，然后通过所述均衡电源模块向所述单体电池输出相应的电压及电流，同时所述控制器控制与电压低的单体串对应的那个单体电池均衡控制开关打开。本发明专利技术解决了现有主动均衡电路设计复杂、可靠性不高、均衡速度慢效果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
动力电池的主动均衡控制方法
本专利技术涉及新能源汽车及电池储能领域，特别涉及一种动力电池的主动均衡控制方法。
技术介绍
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。在对储能锂电池组进行充放电操作时，电池容量的不一致性会导致电池储存的电量难以有效的利用。因此，在当前的电池组管理系统中都会加入均衡控制的软件设计。然而，现有关于锂电池的均衡控制方法都是在电池组中有单体出现不均衡时是要么对不均衡单体进行充电，要么对不均衡单体进行放电。正常情况下能够解决电池组不均衡的问题，但当有些单体异常时，这种办法就不能很好的解决电池组均衡问题，如果电池组某串电池内阻变大，对电池包充电，该串电池电压虚高，这是通过BMS对不均衡单体进行均衡充电，不可能把所有单体电池的电压都充电到一个电压水平；通过BMS对不均衡单体电池进行放电一样存在问题，单体内阻变大的电池，BMS对其放电，电压马上跌落，停止放电，电压有虚高，起不到均衡的作用。目前市场上大部分主动均衡方案采用的是开关阵列的方式，通过切换与均衡充电模块与单体电池之间的连接来给单体电压低的电池进行充电，这种方案有个弊端就是当开关阵列切换错误时容易造成电池短路，可靠性很难说，同时为了保障可靠性，增加了很多保护电路，导致BMS设计过于复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种动力电池的主动均衡控制方法，利用单入多出变压器与每串单体电池连接，当需要均衡时打开开关给单体电池进行充电，解决现有主动均衡电路设计复杂、可靠性不高、均衡速度慢效果差的问题。本专利技术提供了一种动力电池的主动均衡控制装置，其特征在于，包括：单体电池采样单元，用于获取电池组内的单体电池电压；单体电池均衡电流采样单元，用于获取单体电池均衡时的电流；单体电池均衡控制开关，用于实现对单体电池均衡充电的开关控制；均衡电源模块，其输出可调节，所述均衡电源模块通过多个所述单体电池均衡控制开关与多个单体电池分别一一对应地连接；控制器，与所述单体电池采样单元、所述单体电池均衡电流采样单元及所述单体电池均衡控制开关连接，所述控制器根据所述电压及电流计算出电压低的单体串，并计算出其均衡目标电压和均衡电流，然后通过所述均衡电源模块向所述单体电池输出相应的电压及电流，同时所述控制器控制与电压低的单体串对应的那个单体电池均衡控制开关打开。优选地，所述控制器根据所述电流计算出电池的SOC、均衡输出电流以及判断均衡是否完成。优选地，所述均衡电源模块是具有单输入多输出的隔离均衡电源模块。优选地，所述隔离均衡电源模块包括一个初级绕组和多个相互隔离的次级绕组，所述初级绕组与供电电源连接，每个所述次级绕组分别与一个所述单体电池均衡控制开关连接。优选地，所述控制器采用PWM的方式通过所述均衡电源模块向所述单体电池输出相应的电压及电流。优选地，当均衡电流小于一定的阈值时，所述控制器关闭相应的所述单体电池均衡控制开关以停止均衡充电。本专利技术利用均衡电源模块与每串单体电池连接，当需要均衡时打开开关给单体电池进行充电，解决了现有主动均衡电路设计复杂、可靠性不高、均衡速度慢效果差的问题。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式请参考图1，本专利技术包括以下几个模块：单体电池采样模块1、单体电池均衡电流采样模块2、单体电池均衡控制开关3、单输入16路输出隔离均衡电源模块4、和MCU软开关控制模块5。各模块的作用如下：1、单体电池采样模块，采集电池组内单体电池电压，通过通信传输给主控制MCU，通过隔离模块实现电池与主控MCU的隔离，增强产品的可靠性；2、单体电池均衡电流采样模块，该模块主要功能是采集给单体电池均衡时的电流，用于计算电池的SOC、均衡输出电流以及判断均衡是否完成；3、单体电池均衡控制开关，当MCU计算出需要均衡的单体，MCU控制相应的单体均衡开关闭合，实现给电池均衡充电；4、单输入16路输出隔离均衡电源模块，该模块核心为1个初级绕组和16个相互隔离的次级绕组的变压器实现多路隔离输出；5、MCU软开关控制模块，MCU通过采样模块输出过来的数据计算出电压低的1串或者几串单体，并计算出均衡目标电压和均衡电流，进而控制输出一定频率和占空比的PWM波来控制4均衡电源模块的输出电压和电流，同时3均衡控制开关接通相应的单体电池，从而对其进行均衡充电，同时2单体电流采集模块不停的采集均衡电流，当均衡电流小于一定的阈值时停止均衡充电。PWM输出是一个根据单体电池电压动态调整的过程，根据BMS系统设计需求，可以输出恒定的电流给单体电池进行恒流均衡充电，也可以使输出固定电压给单体电池进行恒压均衡充电，控制方式非常灵活。辅以合适的均衡算法，比如顶端均衡法，能够大大改善单体电池电压过高的问题。本专利技术弥补了现有主动均衡技术的缺点，通过同时开启多路不相邻的均衡电源输出来给需要均衡的单体电池进行充电，能快速实现均衡；由于均衡电源16路输出相互独立，就算均衡开关控制错误，导致的结果是不能按要求给单体电池均衡充电，不会造成电池短路问题，可靠性得到保证。本专利技术的均衡充电为脉冲充电，而脉冲充电对于电池有明显的修复效果。本专利技术采用单输入多输出的均衡电源模块，实现隔离均衡控制，解决了现有技术控制失误而造成电池短路的可靠性问题；采用控制器构成的软开关控制技术，通过电池采样获取到单体电池电压、电流信息，控制输出一定频率和占空比的PWM波，同时通过采样反馈，动态调整PWM波的频率或者占空比来调节均衡电源的输出电压和电流。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池的主动均衡控制装置，其特征在于，包括：单体电池采样单元，用于获取电池组内的单体电池电压；单体电池均衡电流采样单元，用于获取单体电池均衡时的电流；单体电池均衡控制开关，用于实现对单体电池均衡充电的开关控制；均衡电源模块，其输出可调节，所述均衡电源模块通过多个所述单体电池均衡控制开关与多个单体电池分别一一对应地连接；控制器，与所述单体电池采样单元、所述单体电池均衡电流采样单元及所述单体电池均衡控制开关连接，所述控制器根据所述电压及电流计算出电压低的单体串，并计算出其均衡目标电压和均衡电流，然后通过所述均衡电源模块向所述单体电池输出相应的电压及电流，同时所述控制器控制与电压低的单体串对应的那个单体电池均衡控制开关打开。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池的主动均衡控制装置，其特征在于，包括：单体电池采样单元，用于获取电池组内的单体电池电压；单体电池均衡电流采样单元，用于获取单体电池均衡时的电流；单体电池均衡控制开关，用于实现对单体电池均衡充电的开关控制；均衡电源模块，其输出可调节，所述均衡电源模块通过多个所述单体电池均衡控制开关与多个单体电池分别一一对应地连接；控制器，与所述单体电池采样单元、所述单体电池均衡电流采样单元及所述单体电池均衡控制开关连接，所述控制器根据所述电压及电流计算出电压低的单体串，并计算出其均衡目标电压和均衡电流，然后通过所述均衡电源模块向所述单体电池输出相应的电压及电流，同时所述控制器控制与电压低的单体串对应的那个单体电池均衡控制开关打开。2.根据权利要求2所述的动力电池的主动均衡控制装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏培阳，胡国平，刘魁，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51