一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法，系统包括锂离子动力电池组、主控制器、电压采集模块、被动均衡电路和主动均衡电路，电压采集模块分别连接锂离子动力电池组两端，主控制器输入端连接电压采集模块，主控制器输出端分别连接主动均衡电路和被动均衡电路，主动均衡电路包括依次连接的单体电池选择电路、换向电路和电容器，被动均衡电路分别并联连接于各单体电池两端，被动均衡电路包括串联连接的放电电阻和mos管，mos管两侧并联连接与mos管导通方向相反的二极管。与现有技术相比，本发明专利技术具有被动均衡与主动均衡相结合提高了均衡效率，电路设计简单，所需元件少，电池组的利用率和寿命较高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法
本专利技术涉及电池管理
，尤其是涉及一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法。
技术介绍
动力电池组系统是连接电化学电池与电动汽车二者之间的桥梁。一致性问题是电池组区别于电池单体的一个最主要的问题。由于制造工艺和使用环境的不一致，动力电池组的整体性能并不是电池单体的比例放大，并且严重影响了动力电池组的使用寿命。因此，动力电池组均衡控制方式的研究对于提高动力电池组的性能具有重要意义。均衡控制方式从整体上可以分为被动均衡和主动均衡两种。被动均衡也称为能量耗散式均衡，通常指电阻式均衡，通过电阻消耗电池多余能量来实现电池间的均衡。主动均衡也称为能量转移式均衡，通常是使用储能元件和其他激励电路构型的均衡，通过电池之间能量的转移来实现电池间的均衡。主动均衡能量损耗较小，均衡效率高，由于其均衡电流较大，电压波动也较大，如果单体电池间的差异较小且仍需要进行均衡，采用主动均衡很难达到均衡目标，实现起来比较复杂，耗时也会增加。被动均衡结构简单，容易控制，其均衡电流较小，适合在小范围内对电池组中的单体电池的电压进行调节，但其能量损耗较大，均衡效率低。所以，本专利技术将被动均衡与主动均衡相结合，充分发挥不同均衡方式的优势以实现均衡效率最优化。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统，所述的系统包括锂离子动力电池组、主控制器、电压采集模块、被动均衡电路和主动均衡电路，所述的锂离子动力电池组包括多个串联连接的单体电池，所述的电压采集模块分别连接锂离子动力电池组两端，所述的主控制器输入端连接电压采集模块，所述的主控制器输出端分别连接主动均衡电路和被动均衡电路，所述的主动均衡电路包括依次连接的单体电池选择电路、换向电路和电容器，所述的被动均衡电路分别并联连接于各单体电池两端，所述的被动均衡电路包括串联连接的放电电阻和mos管，所述的mos管两侧并联连接与mos管导通方向相反的二极管。优选地，所述的单体电池选择电路设于单体电池两端，所述的单体电池选择电路分为偶数选择支路和奇数选择支路，所述的偶数选择支路一端和奇数选择支路一端交替连接于锂离子动力电池组中各单体电池两端，所述的偶数选择支路另一端连接偶数选择支路公共输出端，所述的奇数选择支路另一端连接奇数选择支路公共输出端。优选地，每条单体电池选择电路上串联两个以漏极相连的MOS管，每个MOS管两端均并联有与对应MOS管导通方向相反的二极管。优选地，所述的换向电路分为第一组换向电路和第二组换向电路，第一组换向电路包括并联连接的第一换向支路和第二换向支路，第二换向电路包括并联连接的第三换向支路和第四换向支路，所述的第一换向支路和第二换向支路并联后连接电容器的一端，所述的第三换向支路和第四换向支路并联后连接电容器另一端，所述的奇数选择支路公共输出端分别连接第一换向支路和第四换向支路，所述的偶数选择支路公共输出端分别连接第二换向支路和第三换向支路。优选地，所述的换向电路分为两组，每组换向电路包括两条并联的换向支路，各换向支路上串联两个以漏极相连的MOS管，每个MOS管两端均并联有与对应MOS管导通方向相反的二极管。一种采用上述任一项所述的锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统的主被动混合均衡方法，所述的方法包括以下步骤：S1、所述的电压采集模块采集锂离子动力电池组中各单体电池的电压，若各单体电池之间的最大电压差小于设定值，则进入步骤S2，若单体电压之间的最大电压差大于设定值，则进入步骤S3；S2、主控制器导通相应单体电池对应的被动均衡电路。S3、主控制器导通与待均衡单体电池两端的单体电池选择电路和换向电路，从而使得待均衡单体电池与单体电池选择电路、换向电路和电容器形成回路，即开启主动均衡电路。优选地，步骤S3中开启主动均衡电路时，若均衡时间超过设定时间，则同时开启被动均衡电路。优选地，步骤S2中开启被动均衡后，导通电池组中电压最高的单体电池对应被动均衡电路上的mos管，该单体电池多余的能量通过与其并联的旁路电阻消耗，当该单体电池的电压已不是当前电池组中的最高电压，重新选择电压最高的单体电池，并重复该步骤，当各单体电池之间的电压差值小于设定电压差值时停止均衡。优选地，步骤S3中开启主动均衡后，导通电池组中电压最高的单体电池对应单体电池选择电路和换向电路中的mos管，该单体电池对电容器进行充电，当该单体电池的电压已不是当前电池组中的最高电压，则重新选择电池组中电压最高的单体电池，继续对电容器充电；如果电容器已经不能再充电，则断开mos管，导通电池组中电压最低的单体电池对应的mos管，电容器对该单体电池进行充电，当该单体电池的电压已不是当前电池组中的最低电压，则重新选择电池组中电压最低的单体电池，电容器对该单体电池继续充电；如果电容器已经不能再放电，则断开mos管，重新选择电池组中电压最高的单体电池，重复上述步骤当各单体电池之间的电压差值小于设定电压差值时停止均衡。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提供的锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统将被动均衡与主动均衡相结合，充分发挥了不同均衡方式的优势，既可以单独进行被动均衡或主动均衡，也可以同时进行被动均衡和主动均衡，提高了均衡效率；(2)本专利技术提供的被动均衡与主动均衡相结合的锂离子动力电池组复合均衡电路通过设置选择电路和换向电路，并通过主控制器对选择电路和换向电路上的MOS管进行控制，电路设计简单，所需元件少，通过在单体电池选择电路和换向电路中均设置两个以漏极相连的MOS管，从而可以轻易控制电路导通方向，结构简单，成本较低，容易控制；(3)本专利技术提供的锂离子动力电池组的主-被动复合均衡电路相对于传统单一构型的均衡电路，可以进一步缩小电池组中的单体电池电压差异，提高了单体电池的一致性水平，电池组的利用率和寿命也得到提高。附图说明图1是本专利技术主被动混合均衡系统示意图；图2是被动均衡与主动均衡相结合的锂离子动力电池组均衡电路；图3是本专利技术均衡电路中被动均衡开启时的等效电路图；图4是本专利技术均衡电路中主动均衡开启时的等效电路图；图5是本专利技术均衡电路中被动均衡和主动均衡同时开启时的等效电路图。图中，101、电阻；201、被动均衡电路MOS管；3、电池模块；301、单体电池；4、单体电池选择电路；401、第一MOS管；402、第二MOS管；411、第三MOS管；412、第四MOS管；5、换向电路；501、第五MOS管；503、第六MOS管；511、第七MOS管；513、第八MOS管；6、电容器；7、二极管。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术提供了一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法，如图1所示，主被动混合均衡系统包括锂离子动力电池组、主控制器、电压采集模块、被动均衡电路和主动均衡电路，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统，其特征在于，所述的系统包括锂离子动力电池组、主控制器、电压采集模块、被动均衡电路和主动均衡电路，所述的锂离子动力电池组包括多个串联连接的单体电池，所述的电压采集模块分别连接锂离子动力电池组两端，所述的主控制器输入端连接电压采集模块，所述的主控制器输出端分别连接主动均衡电路和被动均衡电路，所述的主动均衡电路包括依次连接的单体电池选择电路、换向电路和电容器，所述的被动均衡电路分别并联连接于各单体电池两端，所述的被动均衡电路包括串联连接的放电电阻和mos管，所述的mos管两侧并联连接与mos管导通方向相反的二极管。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统，其特征在于，所述的系统包括锂离子动力电池组、主控制器、电压采集模块、被动均衡电路和主动均衡电路，所述的锂离子动力电池组包括多个串联连接的单体电池，所述的电压采集模块分别连接锂离子动力电池组两端，所述的主控制器输入端连接电压采集模块，所述的主控制器输出端分别连接主动均衡电路和被动均衡电路，所述的主动均衡电路包括依次连接的单体电池选择电路、换向电路和电容器，所述的被动均衡电路分别并联连接于各单体电池两端，所述的被动均衡电路包括串联连接的放电电阻和mos管，所述的mos管两侧并联连接与mos管导通方向相反的二极管。2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统，其特征在于，所述的单体电池选择电路设于单体电池两端，所述的单体电池选择电路分为偶数选择支路和奇数选择支路，所述的偶数选择支路一端和奇数选择支路一端交替连接于锂离子动力电池组中各单体电池两端，所述的偶数选择支路另一端连接偶数选择支路公共输出端，所述的奇数选择支路另一端连接奇数选择支路公共输出端。3.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统，其特征在于，每条单体电池选择电路上串联两个以漏极相连的MOS管，每个MOS管两端均并联有与对应MOS管导通方向相反的二极管。4.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统，其特征在于，所述的换向电路分为第一组换向电路和第二组换向电路，第一组换向电路包括并联连接的第一换向支路和第二换向支路，第二换向电路包括并联连接的第三换向支路和第四换向支路，所述的第一换向支路和第二换向支路并联后连接电容器的一端，所述的第三换向支路和第四换向支路并联后连接电容器另一端，所述的奇数选择支路公共输出端分别连接第一换向支路和第四换向支路，所述的偶数选择支路公共输出端分别连接第二换向支路和第三换向支路。5.根据权利要求4所述的一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统，其特征在于，所述的换向电路分为两组，每组换向电路包括两条并联的换向支路，各换向支路上串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：来鑫，郑岳久，姜淳，高寒，秦超，金昌勇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31