动力电池的能量均衡系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了动力电池的能量均衡系统和方法，所述系统包括电池组和BMU从板，BMU从板包括电压采集模块和控制器；BMU从板上设有至少两个选通模块，每一选通模块包括码器电路和MOS管电子开关电路，MOS管电子开关电路与电池组电连接；BMU从板上还设有至少四个DC/DC电源模块，每一选通模块分别与至少两个DC/DC电源模块电连接；电压采集模块用于采集电池组中各单体电池的电压，控制器用于在其中一电压满足补电条件时向译码器电路发送地址信号，MOS管电子开关电路用于选通满足所述补电条件的单体电池。本方案具有均衡稳定性高、无电磁干扰、能量损耗小、补电效率高、处理速度快、精度高的效果。

【技术实现步骤摘要】
动力电池的能量均衡系统和方法
本专利技术涉及电子技术和新能源汽车动力电池管理系统领域，尤其涉及一种动力电池的能量均衡系统和方法。
技术介绍
由于石油能源的不可再生和环境污染特性，绿色新能源得到广泛的应用。汽车尾气给全球空气质量带来了毁灭性的影响，由此电动车以其节能、环保的优点被广泛地应用于人们的生活中。随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池越来越多地被用于电动车领域。电动汽车和传统燃油汽车的最重要的区别就是以动力电池替代了传统的燃油作为动力来源。所以动力锂离子电池的安全和高效成为电动汽车的重要发展技术。磷酸铁锂电池是安全性较高的锂离子电池，然而其单节电压较低，在实际使用过程中，如电动大巴的动力电池组必须串联大量的单体电池才能达到动力系统所需要的电压值。由于电池生产从原料开始到最终的产品需要经过多道复杂的工序，即使每道工序都经过严格的程序控制，也不可能做到每只电池在下生产线时在电压、内阻、容量等方面完全一致，总会存在一些微小的差异。随着电池的使用，由于热差异等环境因素的影响，这些微小的差异会被放大，使得串联电池间的性能差异越来越大。由于电动汽车动力电池单体间不一致性的存在，统一充电结束后其电压不可能完全一致，故需要对电池组进行主动均衡或被动均衡。现有技术中电池管理系统有多种方案，最常用的是被动均衡，也称作耗散式均衡。实现电路简单，通过实时检测每个单体电池的电压，当单体电池的电压超过控制器算法中设定的阈值时，通过对单体电池接通电阻式被动放电电路，提供泄流回路，从而实现均衡。其缺陷是能量损耗大，电阻需要散热，只能用于小功率电路中。为了降低能量损耗，提高动力电池的能量转化效率，现在技术中也有些均衡方案选择主动均衡，其原理是将串联电池组中的单体电压较高者的电能通过能量转移的形式转移给串联电池组中的单体电压较低者，从而理论上实现能量的最大利用率和提高电池一致性。然而，主动均衡虽从理论上成立，但主动均衡的成本和体积无法预估，且在工作环境极其恶劣、电磁干扰环境相当复杂的电动汽车中，DC/DC(直流转直流电源)转换过程中真正的能量损失也无法预估，均衡效率、均衡时间以及开启均衡后的系统稳定性都难以得到保障，增加了系统冗余和降低了行车安全性。并且现有技术中还使用继电器等开关来响应均衡，但由于继电器本身体积大、响应慢、驱动功耗大、存在电磁干扰等缺点，使得均衡稳定性大大降低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中对电池组采用主动均衡、被动均衡或者使用继电器响应均衡时能量损耗大、均衡稳定性较低、增加系统冗余等缺陷，提供一种动力电池的能量均衡系统和方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种动力电池的能量均衡系统，其特点在于，包括一电池组和一BMU(batterymanagementunit，电池管理单元)从板，所述BMU从板包括一电压采集模块和与所述电压采集模块电连接的一控制器；所述BMU从板上设有至少两个选通模块，每一选通模块包括一译码器电路和与所述译码器电路电连接的一MOS(绝缘栅型场效应管)管电子开关电路，所述MOS管电子开关电路与所述电池组电连接；所述BMU从板上还设有至少四个DC/DC电源模块，每一选通模块分别与至少两个所述DC/DC电源模块电连接，所述DC/DC电源模块用于向所述电池组补入电量；所述电压采集模块用于采集所述电池组中各单体电池的电压，所述控制器用于在其中一电压满足一补电条件时向所述译码器电路发送一地址信号，所述地址信号用于表征满足所述补电条件的单体电池的地址，所述MOS管电子开关电路用于选通满足所述补电条件的单体电池。较佳地，所述补电条件包括：在所述电池组充电结束后，存在至少一单体电池的电压小于一阈值。较佳地，所述BMU从板还包括与所述控制器电连接的一温度传感器，所述温度传感器用于采集所述电池组中各单体电池的温度，所述控制器还用于根据各单体电池的电压和温度对所述电池组进行时间上的充电起止控制。较佳地，所述译码器电路通过一光电隔离器与所述MOS管电子开关电路电连接；和/或，所述ADC(模数转换器)采样芯片的型号为LTC6804。较佳地，所述电压采集模块包括一ADC采样芯片，所述温度传感器包括NTC(负温度系数)热敏电阻。较佳地，所述选通模块和所述DC/DC电源模块均以堆叠式结构焊接于所述BMU从板上。本专利技术还提供一种动力电池的能量均衡方法，其特点在于，其利用如上所述的能量均衡系统实现，包括：S1、所述电压采集模块采集所述电池组中各单体电池的电压；S2、所述控制器判断该些电压中是否存在一电压满足一补电条件，并在判断结果为是时向所述译码器电路发送一地址信号，所述地址信号用于表征满足所述补电条件的单体电池的地址；S3、所述MOS管电子开关电路选通满足所述补电条件的单体电池；S4、所述DC/DC电源模块对选通后的单体电池进行补电。较佳地，所述补电条件包括：在所述电池组充电结束后，存在至少一单体电池的电压小于一阈值。较佳地，所述BMU从板还包括与所述控制器电连接的一温度传感器；步骤S1还包括：所述温度传感器采集所述电池组中各单体电池的温度；步骤S2还包括：所述控制器还根据各单体电池的电压和温度对所述电池组进行时间上的充电起止控制。较佳地，所述译码器电路通过一光电隔离器与所述MOS管电子开关电路电连接。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术将选通模块和补电模块集成在BMU从板上，降低了系统的复杂度，且由BMU上的电压采集模块和控制器来实现电压采集和电压计算，可加快处理速度，提高系统精度；而通过多个选通模块和多个补电模块对单体电池进行补电，提高了补电效率；且仅对需要补电的单体电池通过选通模块进行选通，进而通过补电模块进行补电，克服了被动均衡中能量损耗的缺陷，也克服了主动均衡中产生的系统冗余；而通过MOS管电子开关电路来选通单体电池，避免继电器所存在的响应慢、电磁干扰等缺陷。附图说明图1为本专利技术实施例1的动力电池的能量均衡系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例1的选通模块的工作原理图。图3为本专利技术实施例2的动力电池的能量均衡方法的流程图。具体实施方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。实施例1本实施例提供一种动力电池的能量均衡系统，如图1所示，包括一电池组1和一BMU从板2，所述BMU从板2包括一电压采集模块21和与所述电压采集模块电连接的一控制器22；所述BMU从板上设有至少两个选通模块23，每一选通模块包括一译码器电路231和一MOS管电子开关电路232，所述译码器电路231通过一光电隔离器与所述MOS管电子开关电路电连接，通过光电隔离器能够实现选通隔离。所述MOS管电子开关电路232与所述电池组1电连接；所述BMU从板上还设有至少四个DC/DC电源模块24，每一选通模块23分别与至少两个所述DC/DC电源模块电连接，所述DC/DC电源模块24用于向所述电池组1补入电量；DC/DC电源模块24的输入接外部充电电源，输出直接供给选通模块23，DC/DC电源模块24将外部的充电电源以DC/DC方式转化为单体电池的充电电源，以供电给被选通模块选通的单体电池。所述选通模块和所述DC/DC电源模块均以堆叠式结构焊接于所述BMU从板上。该种设置方式大大减小了设备的体积。所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池的能量均衡系统，其特征在于，包括一电池组和一BMU从板，所述BMU从板包括一电压采集模块和与所述电压采集模块电连接的一控制器；所述BMU从板上设有至少两个选通模块，每一选通模块包括一译码器电路和与所述译码器电路电连接的一MOS管电子开关电路，所述MOS管电子开关电路与所述电池组电连接；所述BMU从板上还设有至少四个DC/DC电源模块，每一选通模块分别与至少两个所述DC/DC电源模块电连接，所述DC/DC电源模块用于向所述电池组补入电量；所述电压采集模块用于采集所述电池组中各单体电池的电压，所述控制器用于在其中一电压满足一补电条件时向所述译码器电路发送一地址信号，所述地址信号用于表征满足所述补电条件的单体电池的地址，所述MOS管电子开关电路用于选通满足所述补电条件的单体电池。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池的能量均衡系统，其特征在于，包括一电池组和一BMU从板，所述BMU从板包括一电压采集模块和与所述电压采集模块电连接的一控制器；所述BMU从板上设有至少两个选通模块，每一选通模块包括一译码器电路和与所述译码器电路电连接的一MOS管电子开关电路，所述MOS管电子开关电路与所述电池组电连接；所述BMU从板上还设有至少四个DC/DC电源模块，每一选通模块分别与至少两个所述DC/DC电源模块电连接，所述DC/DC电源模块用于向所述电池组补入电量；所述电压采集模块用于采集所述电池组中各单体电池的电压，所述控制器用于在其中一电压满足一补电条件时向所述译码器电路发送一地址信号，所述地址信号用于表征满足所述补电条件的单体电池的地址，所述MOS管电子开关电路用于选通满足所述补电条件的单体电池。2.如权利要求1所述的能量均衡系统，其特征在于，所述补电条件包括：在所述电池组充电结束后，存在至少一单体电池的电压小于一阈值。3.如权利要求1所述的能量均衡系统，其特征在于，所述BMU从板还包括与所述控制器电连接的一温度传感器，所述温度传感器用于采集所述电池组中各单体电池的温度，所述控制器还用于根据各单体电池的电压和温度对所述电池组进行时间上的充电起止控制。4.如权利要求3所述的能量均衡系统，其特征在于，所述电压采集模块包括一ADC采样芯片，所述温度传感器包括NTC热敏电阻。5.如权利要求4所述的能量均衡系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵政威，潘成赣，张新锋，梁铨，
申请(专利权)人：中聚杭州新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33