開關陣列快速均衡電池組的均衡電路及控制方法技術

本發明專利技術公開了一種開關陣列快速均衡電池組的均衡電路及控制方法，電路包括單體電池開關選擇子電路、電阻放電組合子電路、單體電壓采集子電路以及開關控制驅動子電路；所述單體電池開關選擇子電路用于接通需要放電的單體電池，所述電阻放電組合子電路用于放電電流大小的配置，所述單體電壓采集子電路用于采集每節單體電池的實際電壓值，并計算需要均衡的單體電池，所述開關控制驅動子電路控制相應的開關，進行對單體電池的均衡；本發明專利技術通過單體電池開關選擇子電路可以實現多節單體電池同時均衡放電，在進行放電時，選擇閉合單體電池開關選擇子電路的開關，再配合閉合電阻放電組合子電路的開關，形成放電回路，實現對所選擇的單體電池的均衡。

【技術實現步驟摘要】
開關陣列快速均衡電池組的均衡電路及控制方法
本專利技術涉及新能源汽車的
，更具體地說，是涉及一種開關陣列快速均衡電池組的均衡電路及控制方法。
技術介紹
電動汽車動力電池組由上百串鋰離子單體電池組成，鋰離子單體電池之間一致性對于電動汽車的使用性能和壽命至關重要。現在的被動均衡電路均衡電流小，而且均衡放電回路固定，這樣就限制了均衡電流的大小，這樣需要快速把最高單體電池的電壓值降下來比較困難。電池組一致性評價是電池串聯成組應用技術的核心之一，直接影響到電池組使用的安全性和高效性。現有技術中，已有較多的文獻對電池組的一致性評價方法進行了論述，并提出了多種均衡電路，但大多是都基于電池之間的外電壓差異進行一致性評價并實施均衡控制，此種評價方法由于不能有效指示電池之間的內在差異性而導致均衡效果降級。這使得車載在線均衡器的容量、體積、成本和散熱都很難解決；而離線式的均衡會明顯增加電池維護的工作量，并最終阻礙電動汽車的大規模推廣應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提供一種開關陣列快速均衡電池組的均衡電路及控制方法，實現電池組單體電壓之間的快速達到電壓一致性的要求。為實現上述目的，本專利技術提供的技術方案如下：本專利技術提供了一種開關陣列快速均衡電池組的均衡電路，包括單體電池開關選擇子電路、電阻放電組合子電路、單體電壓采集子電路以及開關控制驅動子電路；所述單體電池開關選擇子電路用于接通需要放電的單體電池，所述電阻放電組合子電路用于放電電流大小的配置，所述單體電壓采集子電路用于采集每節單體電池的實際電壓值，并計算需要均衡的單體電池，所述開關控制驅動子電路控制相應的開關，進行對單體電池的均衡。作為優選的技術方案，所述單體電池開關選擇子電路包括多個單體電池及多個單體電池選通開關，所述單體電池和單體電池選通開關直接串聯，當單體電池需要均衡時，將單體電池兩端連接的單體電池選通開關閉合，將此節單體電池接入后面的放電回路。作為優選的技術方案，所述電阻放電組合子電路包括多個電阻及多個電阻選通開關，所述電阻與電阻選通開關串聯，當與電阻對應的電阻選通開關閉合時，把該電阻接入放電回路。作為優選的技術方案，所述單體電池選通開關和電阻選通開關均由MOS管或固態繼電器組成。作為優選的技術方案，所述單體電壓采集電路包括控制器和鋰離子電池專用芯片，所述鋰離子電池專用芯片分別與每節單體電池串聯，用于采集每一節單體電池的電壓；所述控制器對采集到的數據進行處理，分析出需要均衡的單體電池，然后控制開關控制驅動子電路，閉合對應單體電池的單體電池選通開關、電阻選通開關，使單體電池和電阻構成放電回路，給高電壓的單體電池放電均衡。本專利技術還提供了一種開關陣列快速均衡電池組的均衡電路的控制方法，該方法包括下述步驟：(1)當電池管理系統上的低電壓開始工作后，通過單體電壓采集子電路，測量電池組每節單體電池的實際電壓值，并存儲；(2)對采集到的單體電壓進行排序，計算出電池組最高單體電壓和最低單體電壓之間的差值，并計算出電池組的所有單體電池之間的平均值；(3)所有單體電壓的平均值與最低單體電壓進行比較，如果差值小于需要開啟均衡的閾值，則小于平均值的單體電池不需要進行均衡；(4)所有單體電壓的平均值與最高單體電壓比較，如果差值小于需要均衡的閾值，則大于平均值的電池不需要進行均衡；(5)如果最低單體電池電壓與平均值的差值大于需要均衡的閾值，找出需要均衡的最小單體電池編號，則此單體電池編號以上都需要均衡。作為優選的技術方案，步驟(2)中，對采集到的單體電壓進行排序的方法為：把采集到的單體電壓放在一個一維數組中，采用選擇排序的方法找出單體電壓的最大值和最小值。作為優選的技術方案，步驟(5)中，均衡的方法如下：(5-1)對最高單體電池進行放電，并根據放電量將相應電阻并聯接入放電回路，用最大的電流進行放電；(5-2)對次高單體電池進行放電，如果次高單體電壓與平均值的壓差大于開啟閾值1，但是小于閾值2，則閉合次高單體電池對應的單體電池開關選擇子電路的單體電池選通開關，同時閉合次高單體電池對應的電阻放電組合子電路的電阻選通開關，將對應電阻并聯接入放電回路，進行放電，所述閾值1、閾值2均是設定均衡開啟的差值，也即開啟均衡的條件，閾值1的等級小于閾值2的等級；(5-3)依次循環直到所有單體電池的電壓達到設置的閾值要求。作為優選的技術方案，在步驟(5)中，如果有兩節單體電池需要均衡，這兩節單體電池之間壓差不超過設定閾值3，且均衡壓差都大于設定閾值1，小于設定閾值2，則同時對兩節單體電池進行均衡。作為優選的技術方案，如果有三節相鄰的單體電池需要均衡，則采用小電流進行均衡，閉合第一節和第三節單體電池對應的單體電池開關選擇子電路的單體電池選通開關，同時接入第一節和第三節單體電池對應的電阻放電組合子電路的電阻選通開關，接入相應電阻構成放電回路，進行均衡。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：1、本專利技術根據電阻放電組合子電路，可以將相應的電阻進行并聯，從而調整放電電流的大小，操作簡單、靈活。2、本專利技術通過單體電池開關選擇子電路可以實現多節單體電池同時均衡放電，在進行放電時，選擇閉合單體電池開關選擇子電路的單體電池選通開關，再配合閉合電阻放電組合子電路的電阻選通開關，形成放電回路，實現對所選擇的單體電池的均衡。3、本專利技術的均衡電路中多個電阻并聯，電阻分流，減少單個電阻上面的熱量，保護電阻不至于溫度過高而損壞。4、本專利技術單體電池開關選擇子電路、電阻放電組合子電路可以自由組合，實現控制方式的多樣化，滿足不同模式下的放電需求。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術實施例一提供的開關陣列快速均衡電池組的均衡電路的結構圖；圖2是本專利技術實施例二提供的開關陣列快速均衡電池組的均衡電路控制方法的流程圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例一本專利技術的實施例一提供了開關陣列快速均衡電池組的均衡電路，圖1是本專利技術實施例一的結構圖，請參考圖1，該均衡電路包括單體電池開關選擇子電路、電阻放電組合子電路、單體電壓采集子電路以及開關控制驅動子電路；所述單體電池開關選擇子電路用于接通需要放電的單體電池，所述電阻放電組合子電路用于放電電流大小的配置，所述單體電壓采集子電路用于采集每節單體電池的實際電壓值，并計算需要均衡的單體電池，所述開關控制驅動子電路控制相應的開關，對電池組進行均衡。所述單體電池開關選擇子電路包括多個單體電池及多個單體電池選通開關，所述單體電池和單體電池選通開關直接串聯，當單體電池需要均衡時，將單體電池兩端連接的單體電池選通開關閉合，將此節單體電池接入后面的放電回路。所述電阻放電組合子電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關陣列快速均衡電池組的均衡電路，其特征在于，包括單體電池開關選擇子電路、電阻放電組合子電路、單體電壓采集子電路以及開關控制驅動子電路；所述單體電池開關選擇子電路用于接通需要放電的單體電池，所述電阻放電組合子電路用于放電電流大小的配置，所述單體電壓采集子電路用于采集每節單體電池的實際電壓值，并計算需要均衡的單體電池，所述開關控制驅動子電路控制相應的開關，進行對單體電池的均衡。

【技術特征摘要】
1.一種開關陣列快速均衡電池組的均衡電路，其特征在于，包括單體電池開關選擇子電路、電阻放電組合子電路、單體電壓采集子電路以及開關控制驅動子電路；所述單體電池開關選擇子電路用于接通需要放電的單體電池，所述電阻放電組合子電路用于放電電流大小的配置，所述單體電壓采集子電路用于采集每節單體電池的實際電壓值，并計算需要均衡的單體電池，所述開關控制驅動子電路控制相應的開關，進行對單體電池的均衡；所述單體電池開關選擇子電路包括多個單體電池及多個單體電池選通開關，所述單體電池和單體電池選通開關直接串聯，當單體電池需要均衡時，將與單體電池兩端連接的單體電池選通開關閉合，將此節單體電池接入后面的放電回路；所述電阻放電組合子電路包括多個電阻及多個電阻選通開關，所述電阻與電阻選通開關串聯，當與電阻對應的電阻選通開關閉合時，把該電阻接入放電回路；當有三節相鄰的單體電池需要均衡時，則采用小電流進行均衡，閉合第一節和第三節單體電池對應的單體電池開關選擇子電路的單體電池選通開關，同時接入第一節和第三節單體電池對應的電阻放電組合子電路的電阻選通開關，接入相應電阻構成放電回路，進行均衡。2.根據權利要求1所述的開關陣列快速均衡電池組的均衡電路，其特征在于，所述單體電池選通開關和電阻選通開關均由MOS管或固態繼電器組成。3.根據權利要求1所述的開關陣列快速均衡電池組的均衡電路，其特征在于，所述單體電壓采集電路包括控制器和鋰離子電池專用芯片，所述鋰離子電池專用芯片分別與每節單體電池串聯，用于采集每一節單體電池的電壓；所述控制器對采集到的數據進行處理，分析出需要均衡的單體電池，然后控制開關控制驅動子電路，閉合對應單體電池的單體電池選通開關、電阻選通開關，使單體電池和電阻構成放電回路，給高電壓的單體電池放電均衡。4.根據權利要求1-3中任一項所述開關陣列快速均衡電池組的均衡電路的控制方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：(1)當電池管理系統上的低電壓開始工作后，通過單體電壓采集子電路，測量電池組每節單體電池的實際電壓值，并存儲；(2)對采集到的單體電壓進行排序，計算...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐文賦，任素云，
申請(專利權)人：惠州市藍微新源技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44