一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置，所述裝置包括若干組電池接口，每組電池接口均與單體電池連接，所述電池接口與其鄰近的電池接口通過開關(guān)連接，電池接口從左往右排序，排序為奇數(shù)的電池接口與其鄰近的奇數(shù)電池接口通過旁路開關(guān)連接，排序為偶數(shù)的電池接口與其鄰近的偶數(shù)電池接口連接，所有開關(guān)被控制單元控制，所述控制單元，實時檢測各開關(guān)的閉合狀態(tài)，并根據(jù)電池信息控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉；本實用新型解決了串聯(lián)電池組內(nèi)由于個別電池容量衰退造成的整串電池組使用受限的短板效應(yīng)問題。
【專利說明】一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前電動汽車用動力電池組都是多節(jié)大容量電池串聯(lián)使用，一般為20串、24串、60串或者更高。電池在串聯(lián)使用的過程中，為了達到保護電池的目的，當(dāng)電池串中某一節(jié)單體電池放電到截止電壓時，整組電池就要停止使用，但此時大部分電池還處于有電可放的狀態(tài)，這樣就造成了整組電池的能量不能得到充分利用的問題，在充電時也同樣存在上述問題，這就是業(yè)內(nèi)常說的“短板效應(yīng)”。
[0003]當(dāng)前業(yè)內(nèi)解決這種問題的方法是使用電池均衡模塊，均衡模塊可以解決電池電量不一致冋題，但是存在的冋題是:均衡電流小，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)bms廠家的均衡電流能做到1A就屬于最好的了。但是對于大容量動力電池幾百個安時的容量來說，這么小的均衡電流不足以解決上述問題。
[0004]當(dāng)前業(yè)內(nèi)解決這種問題的方法是使用電池均衡模塊，均衡模塊可以解決電池長時間使用后出現(xiàn)的電池電量不一致問題。當(dāng)前電池均衡功能分為兩類，被動均衡和主動均衡。被動均衡是指通過電阻并聯(lián)在單體電池兩端給電量過高的電池放電，這種方法一般只在充電過程中使用，并且存在能量耗散造成的電量浪費問題；主動均衡是指將雙向DCDC模塊連接在電池和母線上或者跨接在單體電池之間，給電量低的電池充電電量高的電池放電，這種方法存在均衡電流小、均衡模塊發(fā)熱問題。所以，不管是主動均衡還是被動均衡，都只能解決電池組長時間使用后出現(xiàn)的電量不一致問題，對于大容量動力電池幾百個安時的容量來說，電池均衡不能在單次充放電循環(huán)之內(nèi)延長電池的使用時間，并不能有效的解決“短板效應(yīng)”。
[0005]中國發(fā)明專利(專利號:201010167717.7，專利名稱:一種基于電池組容量利用的電池組均衡裝置及控制方法)，提到了利用電池組均衡裝置提高電池利用率的方法，但是該專利只能解決電池長期積累的電量不一致造成的利用率下降問題，但是不能在單次循環(huán)內(nèi)提尚電池利用率。
[0006]中國發(fā)明專利(專利號:201210050979.4，專利名稱:電池組自動切換方法)，提到了利用電池組切換提高電池利用率的方法，但是該專利只通過切換并聯(lián)電池組提高電池容量，并不能提高電池組內(nèi)部單體電池的利用率，并且不能解決電池組內(nèi)電池的不一致性累積冋題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置，它具有解決串聯(lián)電池組內(nèi)由于個別電池容量衰退造成的整串電池組使用受限的短板效應(yīng)問題的優(yōu)點。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置，包括若干組電池接口，每組電池接口均與單體電池連接，所述電池接口與其鄰近的電池接口通過開關(guān)連接，電池接口從左往右排序，排序為奇數(shù)的電池接口與其鄰近的奇數(shù)電池接口通過旁路開關(guān)連接，排序為偶數(shù)的電池接口與其鄰近的偶數(shù)電池接口連接，所有開關(guān)被控制單元控制，所述控制單元，實時檢測各開關(guān)的閉合狀態(tài)，并根據(jù)電池信息控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉。
[0010]一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置，包括若干組電池接口，每組電池接口均分為正極接口和負(fù)極接口，每組電池接口均與單體電池的正負(fù)兩極連接，
[0011 ] 第i組電池接口 Bi的正/負(fù)極接口均與第i+Ι組電池接口 B i+1的負(fù)/正極接口通過開關(guān)Si連接，
[0012]第i組電池接口 Bi的負(fù)/正極接口均與第1-Ι組電池接口 Β η的正/負(fù)極接口通過開關(guān)Sg連接，
[0013]第1-Ι組電池接口的正/負(fù)極接口均與第i+Ι組電池接口 B i+1的負(fù)/正極接口通過串聯(lián)的芳路開關(guān)Cg和保護電路連接；
[0014]其中，1 < i < η，η為電池接口的組數(shù)，i為正整數(shù)；
[0015]所述開關(guān)與驅(qū)動電路連接，所述旁路開關(guān)與驅(qū)動電路連接，所述驅(qū)動電路與控制單元連接；所述控制單元，實時檢測各開關(guān)的閉合狀態(tài)，并根據(jù)電池信息控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]1.將提前充滿、放光的電池切掉，最大化利用電池；
[0018]2.克服主動均衡電流小的缺點，通過切掉電池的方式達到電池一致；
[0019]3本實用新型使電池組內(nèi)大部分單體電池在單次充放電循環(huán)內(nèi)能得到滿充滿放的充分利用的。
[0020]4克服傳統(tǒng)均衡方法效率低造成的發(fā)熱和能量耗散問題；
[0021]5延長電池組充放時間，減少充放次數(shù)，延長電池使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為裝置示意圖；
[0023]其中，1、驅(qū)動電路，2、控制單元。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0025]如圖1所示，一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置，包括若干組電池接口，每組電池接口均分為正極接口和負(fù)極接口，每組電池接口均與單體電池的正負(fù)兩極連接，
[0026]第i組電池接口 &的正/負(fù)極接口均與第i+Ι組電池接口 B i+1的負(fù)/正極接口通過開關(guān)Si連接，
[0027]第i組電池接口 Bi的負(fù)/正極接口均與第1-Ι組電池接口 Β η的正/負(fù)極接口通過開關(guān)Sg連接，
[0028]第1-Ι組電池接口的正/負(fù)極接口均與第i+Ι組電池接口 B i+1的負(fù)/正極接口通過串聯(lián)的芳路開關(guān)Cp1和保護電路連接；
[0029]其中，I < i < η，η為電池接口的組數(shù)，i為正整數(shù)；
[0030]所述開關(guān)與驅(qū)動電路I連接，所述旁路開關(guān)與驅(qū)動電路I連接，所述驅(qū)動電路I與控制單元2連接；所述控制單元2，實時檢測各開關(guān)的閉合狀態(tài)，并根據(jù)電池信息控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉。
[0031]所述驅(qū)動電路為:根據(jù)控制信號來控制大功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷的電路，可以起到驅(qū)動開關(guān)和隔離的作用。
[0032]所述旁路開關(guān)為:當(dāng)電池電量過低時，旁路開關(guān)閉合，達到該節(jié)電池從電池組中切除不再放電的目的。
[0033]所述保護電路為:當(dāng)電池組充放電時，由于有較大電流流過，閉合和關(guān)斷開關(guān)時會產(chǎn)生很大的能量沖擊，造成拉弧和器件損壞現(xiàn)象，保護電路可以將此能量沖擊瀉放掉，達到保護器件和安全作用。
[0034]所述控制單元為:實時采集所有電池的狀態(tài)信息，根據(jù)當(dāng)前電池狀態(tài)和總功率需求制定電池管理策略，控制上述開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，達到管理電池的目的。
[0035]一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的方法，包括如下步驟:
[0036]步驟⑴:電池放電，檢測單體電池電壓；
[0037]步驟⑵:判斷最低單體電池電壓Vmin是否小于放電階段電池切換門檻值V1ot，如果是表示該節(jié)電池已進入放電末期，容量即將放光，就進入步驟(3);如果否就返回步驟
(I);
[0038]步驟(3):判斷是否滿足放電切除的條件，即判斷當(dāng)前電池組總電壓Vttrtal是否大于車載電源模塊要求的最低供電電壓Vin，如果是就進入步驟(4);如果否就進入步驟(5);
[0039]步驟(4):切掉電壓過低的電池，更新最低單體電池電壓Vmin，保存切除狀態(tài)信息；進入步驟(5);
[0040]步驟(5):判斷電池組電量是否低于負(fù)載的最低工作電壓，如果是就進入步驟(6);如果否就返回步驟(I);
[0041]步驟(6):電池充電，檢測單體電池電壓，進入步驟(7);
[0042]步驟(7):判斷最高單體電池電壓Vmax是否大于充電階段電池切換門檻值Vhigh,如果是表示該節(jié)電池已進入充電末期，容量即將充滿，就進入步驟(8);如果否就返回步驟
(6)；
[0043]步驟⑶:判斷是否滿足充電切除條件，即判斷當(dāng)前電池組總電壓Vtrtal是否大于充電機最低輸出電壓Vctoge，如果是就進入步驟(9);如果否就進入步驟(10);
[0044]步驟(9):切掉該節(jié)電池，更新最高單體電池電壓Vmax，保存切除狀態(tài)信息；進入步驟(10)；
[0045]步驟(10):判斷電池是否充滿，如果是就返回步驟⑴；如果否就進入步驟(7)。
[0046]所述步驟(4)的切掉電壓過低的電池的具體過程為:將電壓過低電池從電池組中切掉，首先閉合該節(jié)電池的旁路開關(guān)CV1，保護電路吸收閉合時的沖擊環(huán)流，避免電池短路；然后將該節(jié)電池兩端的開關(guān)電路Sg和S i斷開，將電池從電池組內(nèi)切除。
[0047]上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置，其特征是，包括若干組電池接口，每組電池接口均與單體電池連接，所述電池接口與其鄰近的電池接口通過開關(guān)連接，電池接口從左往右排序，排序為奇數(shù)的電池接口與其鄰近的奇數(shù)電池接口通過旁路開關(guān)連接，排序為偶數(shù)的電池接口與其鄰近的偶數(shù)電池接口連接，所有開關(guān)被控制單元控制，所述控制單元，實時檢測各開關(guān)的閉合狀態(tài)，并根據(jù)電池信息控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高串聯(lián)電池組充放過程電池利用率的裝置，其特征是，包括若干組電池接口，每組電池接口均分為正極接口和負(fù)極接口，每組電池接口均與單體電池的正負(fù)兩極連接， 第i組電池接口 &的正/負(fù)極接口均與第i+Ι組電池接口 Bi+1的負(fù)/正極接口通過開關(guān)Si連接， 第i組電池接口 Bi的負(fù)/正極接口均與第1-Ι組電池接口 Β η的正/負(fù)極接口通過開關(guān)Sh連接， 第1-Ι組電池接口 Bh的正/負(fù)極接口均與第i+Ι組電池接口 B i+1的負(fù)/正極接口通過串聯(lián)的芳路開關(guān)Cg和保護電路連接； 其中，1 < i < η，η為電池接口的組數(shù)，i為正整數(shù)； 所述開關(guān)與驅(qū)動電路連接，所述旁路開關(guān)與驅(qū)動電路連接，所述驅(qū)動電路與控制單元連接；所述控制單元，實時檢測各開關(guān)的閉合狀態(tài)，并根據(jù)電池信息控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉。
【文檔編號】H01M10/44GK204216639SQ201420740026
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】崔忠瑞, 盧劍鋒, 李豹, 劉廣擴 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司