动力电池及系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种动力电池及系统，涉及动力电池的技术领域，包括：多个串联的动力电池智能单体，每个动力电池智能单体包括：动力电池组和智能单体控制器；智能单体控制器用于采集动力电池智能单体的电学参数并发送至动力电池组的动力电池控制器，以使动力电池控制器基于电学参数确定动力电池组的充/放电升降压比；智能单体控制器还用于接收动力电池控制器发送的充/放电升降压比，基于充/放电升降压比控制动力电池组与外部设备的能量转移。该动力电池能够根据接收到的充/放电升降压比实现对动力电池组与外部设备的能量转移进行均衡管理，缓解了现有的动力电池组在工作过程中增加自身无效的充/放电次数和产生不必要的能量损耗的技术问题。

Power battery and system

【技术实现步骤摘要】
动力电池及系统
本技术涉及动力电池
，尤其是涉及一种动力电池及系统。
技术介绍
动力电池组是电动汽车的动力源，也是整车最重要、最昂贵的部件之一，动力电池组通常通过多节动力电池单体并联，然后再串联产生高电压和大电流，虽然初始状态时，每一个动力电池单体的性能参数基本一致，但是在不断循环充电和放电的过程中，每个动力电池单体的各项参数会发生差异，影响了动力电池的最优性能，为了保证动力电池发挥其最优性能，延长动力电池单体的使用寿命，必须对动力电池单体进行合理有效地均衡管理。现有的动力电池的均衡技术分为主动均衡与被动均衡，被动均衡通常采用均衡电阻通过均衡开关并接于动力电池单体两端，通过微控制器对单体电池监测，对于达到开启均衡阈值的动力电池单体通过闭合均衡开关，通过均衡电阻消耗能量，从而实现电池单体的均衡，这种均衡方法虽然实现方式简单，但是在均衡过程中会造成不必要的能量损耗；对于主动均衡技术，目前多采用电感、电容作为储能元件，实现单体电池之间或电池组之间的能量转移。该种方法同样存在缺点：在能量转移的过程中将增加电池自身无效的充/放电次数，降低了电池有效使用寿命。综上所述，现有的动力电池组在工作过程中存在增加自身无效的充/放电次数和产生不必要的能量损耗的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种动力电池及系统，以缓解现有的动力电池组在工作过程中增加自身无效的充/放电次数和产生不必要的能量损耗的技术问题。第一方面，本技术实施例提供了一种动力电池，包括：多个串联的动力电池智能单体，每个所述动力电池智能单体包括：动力电池组和智能单体控制器，且所述动力电池组与所述智能单体控制器并联；所述智能单体控制器用于采集所述动力电池智能单体的电学参数，并将所述电学参数发送至所述动力电池组的动力电池控制器，以使所述动力电池控制器基于所述电学参数确定所述动力电池组的充/放电升降压比，其中，所述电学参数包括：所述动力电池组的电压，所述智能单体控制器的端电压，所述智能单体控制器的端电压表示放电过程中所述智能单体控制器的输出端电压或充电过程中所述智能单体控制器的输入端电压；所述智能单体控制器还用于接收所述动力电池控制器发送的所述充/放电升降压比，基于所述充/放电升降压比控制所述动力电池组与外部设备的能量转移。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述智能单体控制器包括：电压环控制器，电流环控制器和双向升降压变换器；所述电压环控制器分别与所述动力电池控制器，所述动力电池组和所述电流环控制器连接，用于采集所述动力电池组的电压和所述智能单体控制器的端电压并发送至所述动力电池控制器；所述电压环控制器还用于接收所述动力电池控制器发送的所述动力电池组的充/放电升降压比，基于所述充/放电升降压比确定目标电流并发送至所述电流环控制器，其中，所述目标电流用于使放电过程中的输出电压为所述动力电池组的电压与所述充/放电升降压比的乘积或用于使充电过程中的所述动力电池组的电压为充电限值电压，所述充电限值电压为设定的固定电压；所述电流环控制器与所述双向升降压变换器连接，用于接收所述目标电流，以及采集所述双向升降压变换器的输出电流，并基于所述目标电流和所述输出电流确定所述双向升降压变换器的工作参数，其中，所述工作参数包括：脉冲波的占空比；所述双向升降压变换器与所述动力电池组连接，用于基于所述脉冲波的占空比控制所述动力电池组与外部设备进行能量转移。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电压环控制器包括：电压采集器、通信模块和第一数据处理器；所述电压采集器分别与所述动力电池组和所述通信模块连接，用于采集所述动力电池组的电压和所述智能单体控制器的端电压，并通过所述通信模块发送至所述动力电池控制器；所述通信模块还与所述第一数据处理器连接，用于接收所述动力电池控制器发送的所述动力电池组的充/放电升降压比，并将所述动力电池单体的充/放电升降压比发送至所述第一数据处理器；所述第一数据处理器用于基于所述动力电池单体的充/放电升降压比确定所述目标电流并通过所述通信模块发送至所述电流环控制器。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电流环控制器包括：电流采集器和第二数据处理器；所述电流采集器分别与所述双向升降压变换器，所述电压环控制器和所述第二数据处理器连接，用于采集所述双向升降压变换器的输出电流和接收所述电压环控制器发送的所述目标电流，并将所述输出电流和所述目标电流发送至所述第二数据处理器；所述第二数据处理器基于所述输出电流和所述目标电流确定所述双向升降压变换器的工作参数。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述双向升降压变换器包括：脉冲发生器和电压控制电路；所述脉冲发生器与所述电压控制电路连接，用于基于所述占空比产生脉冲波；所述电压控制电路用于基于所述脉冲波控制所述动力电池组与外部设备进行能量转移。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电压控制电路包括：第一电容，第一MOS管，第二MOS管，电感，第三MOS管，第四MOS管和第二电容；所述第一电容与所述智能单体控制器的输入端并联，所述第一电容的第一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第一电容的第二端与所述第二MOS管的源极连接；所述第一MOS管的漏极分别与所述第二MOS管的漏极和所述电感的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述第三MOS管的漏极和所述第四MOS管的源极连接；所述第三MOS管的源极分别与所述第二MOS管的源极，所述第二电容的第一端和所述动力电池组的负极连接，所述第二电容的第二端分别与所述第四MOS管的漏极和所述动力电池组的正极连接；所述第一MOS管的栅极与所述脉冲发生器的第一端连接，所述第二MOS管的栅极与所述脉冲发生器的第二端连接，所述第三MOS管的栅极与所述脉冲发生器的第三端连接，所述第四MOS管的栅极与所述脉冲发生器的第四端连接。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述通信模块的通信方式至少包括：CAN总线的通信方式和SPI通信方式。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述动力电池组至少包括一节动力电池单体。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述动力电池还包括：壳体；所述多个串联的动力电池智能单体设置于所述壳体内。第二方面，本技术实施例还提供一种动力电池系统，所述系统包括上述第一方面中所述的动力电池，还包括：动力电池控制器；其中，所述动力电池控制器与所述动力电池通信连接，用于获取预设充电限制电压和确定所述动力电池组的充/放电升降压比。本技术实施例带来了以下有益效果：本技术实施例提供了一种动力电池及系统，该电池包括：多个串联的动力电池智能单体，每个动力电池智能单体包括：动力电池组和智能单体控制器，且动力电池组与智能单体控制器并联；智能单体控制器用于采集动力电池智能单体的电学参数，并将电学参数发送至动力电池组的动力电池控制器，以使动力电池控制器基于电学参数确定动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池，其特征在于，包括：多个串联的动力电池智能单体，每个所述动力电池智能单体包括：动力电池组和智能单体控制器，且所述动力电池组与所述智能单体控制器并联；所述智能单体控制器用于采集所述动力电池智能单体的电学参数，并将所述电学参数发送至所述动力电池组的动力电池控制器，以使所述动力电池控制器基于所述电学参数确定所述动力电池组的充/放电升降压比，其中，所述电学参数包括：所述动力电池组的电压，所述智能单体控制器的端电压，所述智能单体控制器的端电压表示放电过程中所述智能单体控制器的输出端电压或充电过程中所述智能单体控制器的输入端电压；所述智能单体控制器还用于接收所述动力电池控制器发送的所述充/放电升降压比，基于所述充/放电升降压比控制所述动力电池组与外部设备的能量转移。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池，其特征在于，包括：多个串联的动力电池智能单体，每个所述动力电池智能单体包括：动力电池组和智能单体控制器，且所述动力电池组与所述智能单体控制器并联；所述智能单体控制器用于采集所述动力电池智能单体的电学参数，并将所述电学参数发送至所述动力电池组的动力电池控制器，以使所述动力电池控制器基于所述电学参数确定所述动力电池组的充/放电升降压比，其中，所述电学参数包括：所述动力电池组的电压，所述智能单体控制器的端电压，所述智能单体控制器的端电压表示放电过程中所述智能单体控制器的输出端电压或充电过程中所述智能单体控制器的输入端电压；所述智能单体控制器还用于接收所述动力电池控制器发送的所述充/放电升降压比，基于所述充/放电升降压比控制所述动力电池组与外部设备的能量转移。2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述智能单体控制器包括：电压环控制器，电流环控制器和双向升降压变换器；所述电压环控制器分别与所述动力电池控制器，所述动力电池组和所述电流环控制器连接，用于采集所述动力电池组的电压和所述智能单体控制器的端电压并发送至所述动力电池控制器；所述电压环控制器还用于接收所述动力电池控制器发送的所述动力电池组的充/放电升降压比，基于所述充/放电升降压比确定目标电流并发送至所述电流环控制器，其中，所述目标电流用于使放电过程中的输出电压为所述动力电池组的电压与所述充/放电升降压比的乘积或用于使充电过程中的所述动力电池组的电压为充电限值电压，所述充电限值电压为设定的固定电压；所述电流环控制器与所述双向升降压变换器连接，用于接收所述目标电流，以及采集所述双向升降压变换器的输出电流，并基于所述目标电流和所述输出电流确定所述双向升降压变换器的工作参数，其中，所述工作参数包括：脉冲波的占空比；所述双向升降压变换器与所述动力电池组连接，用于基于所述脉冲波的占空比控制所述动力电池组与外部设备进行能量转移。3.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述电压环控制器包括：电压采集器、通信模块和第一数据处理器；所述电压采集器分别与所述动力电池组和所述通信模块连接，用于采集所述动力电池组的电压和所述智能单体控制器的端电压，并通过所述通信模块发送至所述动力电池控制器；所述通信模块还与所述第一数据处理器连接，用于接收所述动力电池控制器发送的所述动力电池组的充/放电升降压比，并将所述动力电池单体的充/放电升降压比发送至所述第一数据处理器；所述第一数据处理器用于基于所述动力电池单体的充...

【专利技术属性】
技术研发人员：申永鹏，葛高瑞，牛运晨，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：新型
国别省市：河南,41