一种电池充放电管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电池充放电管理系统，涉及电池管理领域，用于对混合动力车辆或电动车辆的多个单体电池进行充放电管理，多个单体电池以串联的方式连接，系统包括：电压检测模块，用于检测多个单体电池的电压值；多个均衡模块，其分别与所述多个单体电池以并联的方式连接，用于在相邻两个单体电池的电压值不一致时，将电压值较高的单体电池主动向所述电压值较低的单体电池转移电量，以使得相邻两个单体电池的电压值基本上保持一致；和与单体电池串联连接的电路保护模块，用于在任一单体电池发生短路或过电流的情况下，切断多个单体电池之间的电路连接。本发明专利技术解决各单体电池一致性差，从而缩短电池包使用寿命的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电池充放电管理系统
本专利技术涉及电池管理领域，特别是涉及一种电池充放电管理系统。
技术介绍
目前，影响电动车辆或混合动力车辆推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一。影响电池使用寿命的重要因素之一是电池包内单体电池充放电的不一致性。单体电池充放电不一致的原因是：电池包内各单体电池的温度、通风条件、自放电程度、电解液密度等存在差异，在一定程度上影响了单体电池的电压、内阻及容量等参数的不一致，导致不同单体电池之间的充放电不一致。然而，单体电池在组成电池包后，电池包的寿命远远低于单体电池的寿命。其原因是：在向电池充电时，容量最小的单体电池容易过充，在电池进行放电时，容量最小的单体电池容易过放，使得容量最小的电池受损，导致其容量变得更小，进而使得电池包内的单体电池进入恶性循环，最终影响电池包寿命。因此，电池包的使用寿命取决于容量最小的单体电池的寿命。为了均衡各单体电池的容量，现有技术中存在被动均衡和主动均衡两种方式。被动均衡是在每一单体电池并联一电阻进行分流，将容量多的电池中多余的能量消耗掉。如此，一方面，该种被动均衡方案存在效率低、功耗高、均衡电流小等缺陷，无法彻底解决各单体电池的一致性差的问题，从而导致单体电池的使用寿命缩短，以致加速缩短动力电池包的使用寿命。另一方面，均衡电路是通过电池的充放电使得电池的能量发生转移，因此，在充放电的过程中，容易引起充放电路发生过电流或短路的现象，从而使得所述电池损坏减小电池包的使用寿命，甚至引发安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种电池充放电管理系统，以解决各单体电池一致性差而导致电池包的使用寿命缩短的问题。本专利技术一个进一步的目的是要对电池的过电流或短路现象进行保护。特别地，本专利技术提供了一种电池充放电管理系统，用于对混合动力车辆或电动车辆的多个单体电池进行充放电管理，所述多个单体电池以串联的方式连接，所述系统包括：电压检测模块，用于检测所述多个单体电池的电压值；多个均衡模块，其分别与所述多个单体电池以并联的方式连接，用于在相邻两个所述单体电池的电压值不一致时，将所述电压值较高的单体电池主动向所述电压值较低的单体电池转移电量，以使得相邻两个所述单体电池的电压值基本上保持一致；和与所述单体电池串联连接的电路保护模块，用于在任一单体电池发生短路或过电流的情况下，切断所述多个单体电池之间的电路连接。进一步地，所述均衡模块包括：开关；二极管；和储能元件，其一端与所述电池的正极或负极相连，另一端与所述开关和所述二极管相连；其中，在所述开关处于闭合状态时，所述单体电池、开关和储能元件构成第一回路，所述单体电池通过所述第一回路对所述储能元件进行充电，以在所述储能元件中存储能量；在所述开关处于打开状态时，所述储能元件的能量通过所述二极管流向其他单体电池中。进一步地，所述均衡模块包括：开关；三极管；和储能元件，其一端与所述电池的正极或负极相连，另一端与所述开关和所述二极管相连；其中，在所述开关处于闭合状态时，所述单体电池、开关和储能元件构成第一回路，所述单体电池通过所述第一回路对所述储能元件进行充电，以在所述储能元件中存储能量；在所述开关处于打开状态时，所述储能元件的能量通过所述三极管流向其他单体电池中。进一步地，所述储能元件为电容或电感。进一步地，所述电路保护模块与任一所述单体电池串联，所述电路保护模块由保护芯片和与所述保护芯片连接的开关管组成，通过所述保护芯片和所述开关管对由所述多个单体电池串联而成的充放电电路出现的短路或过电流进行保护；其中，所述开关管为MOS管、三极管、光电耦合器、继电器或二极管。进一步地，所述电路保护模块设置在相邻两个所述单体电池之间，以对任一与其相邻的所述单体电池的过电流或短路进行保护。进一步地，所述电路保护模块由开关管构成，与任一所述单体电池串联或设置在相邻两个所述单体电池之间，以在任一单体电池发生短路或过电流的情况下，切断所述多个单体电池之间的电路连接；其中，所述开关管为MOS管。进一步地，所述管理系统包括控制器，所述均衡模块与所述控制器相连，所述控制器能够控制所述电压检测模块对所述单体电池的电压进行检测，同时所述控制器根据所述电压检测模块检测的结果控制所述均衡模块开启或断开。进一步地，所述控制器具有PWM控制器，其输出的PWM波形信号能够控制所述均衡模块的通断；其中，调节PWM波形占空比的大小，能够控制所述均衡模块的充放电流的大小，以调节充放电的速度。进一步地，所述系统还可以包括温度检测模块，其与所述控制器相连，所述控制器能够控制所述温度检测模块以检测所述系统的温度，且根据所述检测的结果控制所述均衡模块的开启或断开；所述电压检测模块、所述均衡模块和所述温度检测模块通过隔离保护模块与所述系统连接。本专利技术的有益效果可以为：本专利技术通过由开关管、二极管或三极管以及储能元件构成的多个均衡模块分别并联在所述多个单体电池的两端，当所述单体电池两端的电压高于与其相邻的所述单体电池时，可以将储能元件存储的能量通过二极管或三极管转移给所述与其相邻的所述单体电池，从而主动对其他所述单体电池充电，直至相邻单体电池间的电压值基本上一致。因此，通过该多个均衡模块同时主动对相邻的单体电池充放电，不仅可以解决单体电池的电压一致性差的问题，从而可以提高动力电池包的使用寿命，而且在充放电的过程中，电量由于只是通过储能元件进行转移，因此，电量的损耗低，并且能够提高均衡的效率。进一步地，由于多个单体电池相互之间串联连接，在该单体电池的串联电路中串接一电路保护模块或在每一相邻的所述单体电池间设置一所述电路保护模块，当所述单体电池的电流过大或发生短路时，该电路保护模块能够及时断开该多个单体电池之间的电路连接，从而不会损坏所述单体电池，更不会发生电池爆炸等安全隐患。再者，均衡模块的开启由所述管理系统的控制器进行控制，由于该控制器具有PWM控制器，可以通过PWM波形占空比的大小，来调节均衡模块的充放电电流，因此，不仅操作简单且方便，而且充放电的电流可以调节至1A，能够完全修复单体电池在充放电过程中出现的一致性差的问题，提高均衡的效率。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的电池充放电管理系统的示意性结构框图；图2是图1所示电池充放电管理系统的均衡模块一个实施例的示意性电路结构图；图3是图2所示的均衡模块另一个实施例的示意性电路结构图；图4是图2所示的均衡模块其他实施例的示意性电路结构图。具体实施方式图1是根据本专利技术一个实施例的电池充放电管理系统的示意性结构框图，该管理系统可以用于混合动力车辆或电动车辆中，以对动力电池包的多个单体1电池进行充放电管理。所述管理系统一般性地可包括可以对所述多个单体电池1的电压进行测量的电压检测模块2，用于均衡各个所述单体电池1两端电压的多个均衡模块3,以及可以对所述单体电池1发生过电流或短路现象进行保护的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池充放电管理系统，用于对混合动力车辆或电动车辆的多个单体电池进行充放电管理，所述多个单体电池以串联的方式连接，所述系统包括：电压检测模块，用于检测所述多个单体电池的电压值；多个均衡模块，其分别与所述多个单体电池以并联的方式连接，用于在相邻两个所述单体电池的电压值不一致时，将所述电压值较高的单体电池主动向所述电压值较低的单体电池转移电量，以使得相邻两个所述单体电池的电压值基本上保持一致；和与所述单体电池串联连接的电路保护模块，用于在任一单体电池发生短路或过电流的情况下，切断所述多个单体电池之间的电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种电池充放电管理系统，用于对混合动力车辆或电动车辆的多个单体电池进行充放电管理，所述多个单体电池以串联的方式连接，所述系统包括：电压检测模块，用于检测所述多个单体电池的电压值；多个均衡模块，其分别与所述多个单体电池以并联的方式连接，用于在相邻两个所述单体电池的电压值不一致时，将所述电压值较高的单体电池主动向所述电压值较低的单体电池转移电量，以使得相邻两个所述单体电池的电压值基本上保持一致；和与所述单体电池串联连接的电路保护模块，用于在任一单体电池发生短路或过电流的情况下，切断所述多个单体电池之间的电路连接。2.根据权利要求1所述的电池充放电管理系统，其中，所述均衡模块包括：开关管；二极管；和储能元件，其一端与所述电池的正极或负极相连，另一端与所述开关和所述二极管相连；其中，在所述开关管处于闭合状态时，所述单体电池、开关和储能元件构成第一回路，所述单体电池通过所述第一回路对所述储能元件进行充电，以在所述储能元件中存储能量；在所述开关管处于打开状态时，所述储能元件的能量通过所述二极管流向其他单体电池中。3.根据权利要求1所述的电池充放电管理系统，其中，所述均衡模块包括：开关管；三极管；和储能元件，其一端与所述电池的正极或负极相连，另一端与所述开关和所述二极管相连；其中，在所述开关管处于闭合状态时，所述单体电池、开关和储能元件构成第一回路，所述单体电池通过所述第一回路对所述储能元件进行充电，以在所述储能元件中存储能量；在所述开关管处于打开状态时，所述储能元件的能量通过所述三极管流向其他单体电池中。4.根据权利要求2或3所述的电池充放电管理系统，其中，所述储能元件为电容或电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张少波，熊想涛，王建磊，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，浙江吉利汽车研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33