一种电芯电量均衡模块、电量均衡方法、加热方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了电芯电量均衡模块、均衡方法、加热方法及装置，解决现有技术电路复杂、灵活性差、无法兼顾热管理的技术问题。包括两个电芯侧线圈、一个均衡线圈和三个DC/AC变换器；第一个DC/AC变换器的AC端与一个电芯侧线圈并联，DC端与第一个相邻电芯正负极并联；第二个DC/AC变换器的AC端与另一个电芯侧线圈并联，DC端与第二个相邻电芯正负极并联；第三个DC/AC变换器的AC端与均衡线圈并联，DC端与直流母线并联；两个电芯侧线圈位于均衡线圈两侧绝缘贴合。实现多通道同时电量均衡，避免均衡发热大、均衡通道少的弊端。线圈还可作为加热线圈使用。每个电芯电量均衡模块可独立精确控制温度，整组电池温度均匀性良好。整组电池温度均匀性良好。整组电池温度均匀性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种电芯电量均衡模块、电量均衡方法、加热方法及装置


[0001]本专利技术涉及动力电池
，具体涉及一种电芯电量均衡模块、电量均衡方法、加热方法及装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池组电芯电量均衡的现有技术中包括被动均衡和主动均衡。主动均衡通过对电量低的电芯进行补电，以达到电池组内各个电芯间的电量平衡。主动均衡一般采用DC/DC变换技术，高压侧并联于电池组整组正负极两端，低压侧利用电芯切换矩阵选取需要进行均衡的电芯，利用隔离变压器从高压侧向低压侧传递能量并隔离高、低压侧电平。DC/DC变换技术需要设计复杂的电芯切换矩阵电路及切换逻辑，变压器的体积和均衡电流设计值正相关，同一时间能进行均衡的电芯路数与变压器数量正相关。不易实现多路同时均衡。
[0003]将无线电能传输技术应用于电芯电量主动均衡具有可行性。Yang
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2014提出了一种利用无线电能传输的均衡电路，但是线圈占用了较大的体积，导致电池组成品的能量密度较低、传输效率较低。Liu
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2020提出了一种电路拓扑，多个电芯共用一个WPT线圈，但是不能同时对多个电芯进行均衡，而且WPT线圈到每个电芯的回路仍采用较长的导线连接重量较大，且导线上的交变电流会辐射到BMS电路上，对BMS电路产生干扰。Eashwar
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2020提出了一种电芯间均衡电路，但是电路拓扑过于复杂，会导致可靠性下降，以及成本提升，并且复杂电路体积占比较大，导致电池组最终状态的能量密度偏低。
[0004]锂离子电池组应用中还需要考虑电芯的工作温度均衡。低温环境使用的电芯需要加温并保持在工作温度才可以确保电芯的安全性和性能。在锂离子电池组热管理技术中加热措施包括热效率较低的空气加热和液体加热，以及升温迅速的加热片加热。加热片一般串联于电池组的总正、总负之间，通过控制继电器通断，在一定的温度滞环区间控制电池组的温度，但是电池组温度不易精确控制。此外，由于电池组内不同位置的电芯散热速度不同，导致不同区域的电芯温差较大，影响了电芯间的性能一致性。在非低温季节，加热片无需开启，但又无法拆卸，成为了在一定时间段内闲置无用的电池组部件。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术实施例提供一种电芯电量均衡模块、电量均衡方法、加热方法及装置，解决现有电量均衡技术电路复杂、均衡灵活性差、无法兼顾热管理需求的技术问题。
[0006]本专利技术实施例的电芯电量均衡模块，包括两个电芯侧线圈、一个均衡线圈和对应线圈的三个DC/AC变换器；第一个DC/AC变换器的AC端与一个电芯侧线圈并联，DC端与第一个相邻电芯的正负极并联；第二个DC/AC变换器的AC端与另一个电芯侧线圈并联，DC端与第二个相邻电芯的正负极并联；第三个DC/AC变换器的AC端与均衡线圈并联，DC端与直流母线并联；两个电芯侧线圈位于均衡线圈两侧，电芯侧线圈和均衡线圈之间绝缘贴合。
[0007]本专利技术实施例的电芯电量均衡方法，包括：
[0008]确定在成对关联电芯间设置的电芯电量均衡模块；
[0009]获取电池组内各电芯的电压信号，根据电量均衡策略确定需要均衡电量的电量偏差电芯；
[0010]根据电量偏差电芯定位对应的电芯电量均衡模块，根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡，直至满足均衡截止条件。
[0011]本专利技术一实施例中，所述根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡包括：
[0012]当电芯电量均衡模块对应的两个关联电芯中至少一个关联电芯的电量低于电量需求阈值时确定为电量均衡的第一工况；
[0013]根据第一工况通过电芯电量均衡模块控制均衡线圈对应的DC/AC变换器工作在逆变模式，控制低于电量需求阈值的关联电芯的电芯侧线圈对应的DC/AC变换器工作在整流模式。
[0014]本专利技术一实施例中，所述根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡包括：
[0015]当电芯电量均衡模块对应的两个关联电芯中一个电芯的电量低于电量需求阈值下限且另一个电芯的电量高于电量需求阈值上限时确定电量均衡的第二工况；
[0016]根据第二工况通过电芯电量均衡模块控制低于电量需求阈值下限的关联电芯的电芯侧线圈对应的DC/AC变换器工作在整流模式，控制高于电量需求阈值上限的关联电芯的电芯侧线圈对应的DC/AC变换器工作在逆变模式。
[0017]本专利技术一实施例中，所述根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡包括：
[0018]当电芯电量均衡模块对应的两个关联电芯的电量都高于电量需求阈值时确定电量均衡的第三工况；
[0019]根据第三工况通过电芯电量均衡模块控制两个关联电芯的电芯侧线圈的DC/AC变换器分别工作在逆变模式，控制均衡线圈对应的DC/AC变换器工作在整流模式。
[0020]本专利技术实施例的电芯加热方法，包括：
[0021]获取电池组内各电芯的温度信号，根据温度阈值确定需要加温的温度补偿电芯；
[0022]根据温度阈值中的寒冷阈值确定温度补偿电芯的第四工况；
[0023]根据第四工况通过温度补偿电芯对应的电芯电量均衡模块控制两个关联电芯的DC/AC变换器做互补的模式切换。
[0024]本专利技术实施例的电芯加热方法，包括：
[0025]获取电池组内各电芯的温度信号，根据温度阈值确定需要加温的温度补偿电芯；
[0026]根据温度阈值中的低温阈值确定温度补偿电芯的第五工况
[0027]根据第五工况通过温度补偿电芯对应的电芯电量均衡模块控制两个关联电芯的电芯侧线圈对应的DC/AC变换器工作在逆变模式。
[0028]本专利技术一实施例中，还包括：
[0029]在温度补偿电芯的温度达到加温截止条件时获取电池组内各电芯的电压信号，判断是否需要进行电芯电量均衡。
[0030]本专利技术实施例的电芯加热方法，包括：
[0031]获取电池组内各电芯的温度信号，根据温度阈值确定需要加温的温度补偿电芯；
[0032]根据温度补偿电芯的分布区域确定温度补偿电芯的第六工况；
[0033]根据第六工况通过分布区域内电芯电量均衡模块控制均衡线圈对应的DC/AC变换器工作在逆变模式。
[0034]本专利技术实施例的电芯电量均衡装置包括：
[0035]电路确认子模块，用于确定在成对关联电芯间设置的电芯电量均衡模块；
[0036]电芯确认子模块，用于获取电池组内各电芯的电压信号，根据电量均衡策略确定需要均衡电量的电量偏差电芯
[0037]电量均衡子模块，用于根据电量偏差电芯定位对应的电芯电量均衡模块，根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡，直至满足均衡截止条件。
[0038]本专利技术实施例的电芯电量均衡模块、电量均衡方法、加热方法及装置可对整组电池内电量高或电量低的电芯进行放电和补电，实现多通道同时电量均衡，避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯电量均衡模块，其特征在于，包括两个电芯侧线圈、一个均衡线圈和对应线圈的三个DC/AC变换器；第一个DC/AC变换器的AC端与一个电芯侧线圈并联，DC端与第一个相邻电芯的正负极并联；第二个DC/AC变换器的AC端与另一个电芯侧线圈并联，DC端与第二个相邻电芯的正负极并联；第三个DC/AC变换器的AC端与均衡线圈并联，DC端与直流母线并联；两个电芯侧线圈位于均衡线圈两侧，电芯侧线圈和均衡线圈之间绝缘贴合。2.一种电芯电量均衡方法，其特征在于，包括：确定在成对关联电芯间设置的电芯电量均衡模块；获取电池组内各电芯的电压信号，根据电量均衡策略确定需要均衡电量的电量偏差电芯；根据电量偏差电芯定位对应的电芯电量均衡模块，根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡，直至满足均衡截止条件。3.如权利要求2所述的电芯电量均衡方法，其特征在于，所述根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡包括：当电芯电量均衡模块对应的两个关联电芯中至少一个关联电芯的电量低于电量需求阈值时确定为电量均衡的第一工况；根据第一工况通过电芯电量均衡模块控制均衡线圈对应的DC/AC变换器工作在逆变模式，控制低于电量需求阈值的关联电芯的电芯侧线圈对应的DC/AC变换器工作在整流模式。4.如权利要求2所述的电芯电量均衡方法，其特征在于，所述根据关联电芯的电压工况控制电芯电量均衡模块同时进行电芯电量均衡包括：包括：当电芯电量均衡模块对应的两个关联电芯中一个电芯的电量低于电量需求阈值下限且另一个电芯的电量高于电量需求阈值上限时确定电量均衡的第二工况；根据第二工况通过电芯电量均衡模块控制低于电量需求阈值下限的关联电芯的电芯侧线圈对应的DC/AC变换器工作在整流模式，控制高于电量需求阈值上限的关联电芯的电芯侧线圈对应的DC/AC变换器工作在逆变模式。5.如权利要求2所述的电芯电量均衡方法，其特征在于，所述根据关联电...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏欢，王辉，高枫，赵宏志，赵志刚，何刚，骆志伟，宫佳鹏，赵晶，李素双，王艳，王伟洋，杨金波，蒋雨菲，董星言，许宝立，宋生壮，李超，陈世业，刘宇航，张锦，卢卫建，安晨亮，刘士成，马博，王陆童，薛美芳，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，
类型：发明
国别省市：