專利名稱：汽車鋰電池放電平衡方法以及平衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動(dòng)カ電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種汽車鋰電池放電平衡方法以及平衡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為達(dá)到電動(dòng)汽車等大功率設(shè)備運(yùn)行時(shí)電壓、功率及能量的要求，電池組多由大量動(dòng)カ電池串接組成使用。雖然隨著技木工藝的提高，電池之間的差異逐漸減小，但是，在當(dāng)前制作エ藝水平下，仍難保證每節(jié)電池特性完全一致。尤其是在エ況運(yùn)行條件下，頻繁地進(jìn) 行不規(guī)則的充電、放電，電池組工作一段時(shí)間后電池之間的差異會(huì)惡化，從而，使得電池組的使用效率降低，壽命減小。電池之間的不一致性不可能完全消除，尤其這種不一致性是在其生產(chǎn)之初便已存在。為了保障電池組的應(yīng)用壽命，電池管理系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，它主要工作就是發(fā)現(xiàn)電池之間的差異并縮小，也就是通常所稱的電池均衡技木。通常所述的平衡狀態(tài)，即是各個(gè)單體電池的平均電壓與各個(gè)單體電池的電壓絕對(duì)差值小于設(shè)定的閾值，根據(jù)均衡系統(tǒng)的精度要求不同，所述設(shè)定的閾值可能是0. IV，也可能為其他人為設(shè)定的數(shù)值，如0. 08V、0. 12V等。目前，解決放電過(guò)程中的不一致性的主要方法是通過(guò)旁路電阻對(duì)電壓相對(duì)較高的單體電池放電，此種平衡方式是將電壓相對(duì)較高的單體電池電壓降低，加快高電壓電池的放電速度，使得所有單體電池幾乎同時(shí)到達(dá)放空狀態(tài)。此種方式，不僅僅會(huì)產(chǎn)生電能消耗，而且實(shí)際上是縮短了電池組的放電時(shí)間，因?yàn)?，此種均衡方式的放電時(shí)間是由容量最低的單體電池決定。而且，放電電阻大小固定，其放電電流不可調(diào)節(jié)，可能導(dǎo)致部分放的太少或部分過(guò)放的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致電池平衡更差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一目的在于提供ー種放電時(shí)間更長(zhǎng)、平衡效果更好的汽車鋰電池放電平衡方法，本發(fā)明的第二目的在于提供一種與所述汽車鋰電池放電平衡方法相對(duì)應(yīng)的平衡系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明所采用技術(shù)方案如下ー種汽車鋰電池放電平衡方法，用于平衡汽車鋰電池組處于放電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池，在每個(gè)單體電池兩端連接有一 DC-DC直流變換電路，所述DC-DC直流變換電路的輸入端連接在所述電池組的兩輸出電壓端上；在放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電池組的剩余電量；如所述電池組剩余電量為20% 30%吋，則開(kāi)始順序執(zhí)行以下步驟采集各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)；根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池；
通過(guò)所述DC-DC直流變換電路將所述電池組兩端的電壓加載到所述需補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池兩端對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償充電，直至放電結(jié)束。所述汽車鋰電池放電平衡方法中，根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池，具體是將各個(gè)單體電池的電壓值進(jìn)行高低排序，其電壓值排列在倒數(shù)10%以內(nèi)的單體電池為需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明所采用技術(shù)方案如下ー種汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，用于平衡汽車鋰電池組處于放電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池，該平衡系統(tǒng)包含下位機(jī)、上位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路；所述DC-DC直流變換電路的輸入端連接在所述電池組兩端，其輸出端通過(guò)一所述開(kāi)關(guān)電路與每個(gè)單體電池連接，對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)行補(bǔ)償充電；所述下位機(jī)與各個(gè)所述單體電池的兩端連接，采集各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)并傳遞給所述上位機(jī)；所述上位機(jī)根據(jù)各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池；所述上位機(jī)控制所述開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路，將所述電池組兩端的電壓加載到所述需補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池兩端對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償充電，直至放電結(jié)束。所述汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，在所述上位機(jī)上還連接有一溫度傳感器。所述汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，在所述上位機(jī)上還設(shè)置有ー顯示模塊。所述汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，所述下位機(jī)為PLC或單片機(jī)。所述汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，所述上位機(jī)為ー包含有CPU的主控模塊。所述汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，所述開(kāi)關(guān)電路為一場(chǎng)效應(yīng)管。本發(fā)明為了達(dá)到所有單體電池一起放空，采取的措施就是在放電快結(jié)束時(shí)，即電池組剩余電量在20 % 30%吋，開(kāi)始啟動(dòng)放電平衡措施將電池組兩端的輸出電壓適當(dāng)降低加載到少部分低壓?jiǎn)误w電池兩端為其補(bǔ)電，減緩低壓電池放空的速度，使得所有單體電池幾乎同時(shí)達(dá)到放空的狀態(tài)，進(jìn)而延長(zhǎng)放電時(shí)間。同時(shí)，本發(fā)明均衡措施中提供低壓?jiǎn)误w電池補(bǔ)電的電源為所有單體電池的集合-電池組，是ー種能量的自我轉(zhuǎn)移，因此，相對(duì)現(xiàn)有均衡措施耗能更少。本發(fā)明放電平衡系統(tǒng)中的下位機(jī)、上位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路都是配合本發(fā)明方法的硬件裝置。本發(fā)明放電平衡系統(tǒng)，通過(guò)下位機(jī)采集各個(gè)單體電壓信號(hào)，上位機(jī)監(jiān)控電池組的容量，通過(guò)上位機(jī)精確計(jì)算，可準(zhǔn)確控制低壓?jiǎn)误w電池的補(bǔ)電時(shí)間以及補(bǔ)電電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電池均衡目的，因此，本發(fā)明控制更加精確靈活，效率更高。綜上所述，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的汽車?yán)黼姵亟M放電平衡方法與裝置，在平衡各個(gè)單體電池之間的差異、延長(zhǎng)電池組壽命的同時(shí)，能耗更低、效率更高、效果更好。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中圖I為本發(fā)明的電路原理框圖。、
I、電池組11、單體電池2、下位機(jī)3、上位機(jī)
31、顯示模塊4、DC-DC直流變換電路5、開(kāi)關(guān)電路6、溫度傳感器
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例I :本實(shí)施例公開(kāi)了ー種汽車鋰電池放電平衡方法，用于平衡汽車鋰電池組處于放電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池；在每個(gè)單體電池兩端連接有一 DC-DC直流變換電路，所述DC-DC直流變換電路的輸入端連接在所述電池組的兩輸出電壓端上；該DC-DC直流變換電路的目的就是將電池組兩端的電壓降低用于對(duì)低電壓的単體電池進(jìn)行補(bǔ)電，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移，避免木桶的短板效應(yīng)，即是放電時(shí)間由最低的單體電池所決定。在放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電池組的剩余電量；如所述電池組剩余電量為20% 30%吋，則開(kāi)始順序執(zhí)行以下步驟采集各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)；具體的采集方式可以采用單片機(jī)、或者PLC等連接各個(gè)單體電池的兩端，實(shí)時(shí)采集各個(gè)單體電池兩端的電壓信號(hào)，然后將所采集到的模擬電壓信號(hào)通過(guò)放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換等一些常規(guī)的手段轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池；具體可以將各個(gè)單體電池的電壓值進(jìn)行高低排序，其電壓值排列在倒數(shù)10%以內(nèi)的単體電池為需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池；通過(guò)所述DC-DC直流變換電路將所述電池組兩端的電壓加載到所述需補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池兩端對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償充電，直至放電結(jié)束。本發(fā)明之所以在電池組剩余電量只有20% 30%時(shí)啟動(dòng)均衡措施，而不是在放電ー開(kāi)始就啟動(dòng)均衡措施，因?yàn)椋景l(fā)明所采取的能量轉(zhuǎn)移均衡措施，在能量轉(zhuǎn)移過(guò)程中客觀上也存在一定程度上的消耗。如果ー開(kāi)始就啟動(dòng)均衡措施，將使得電池組不斷消耗自身能量，反而降低了電池組的放電時(shí)間。而且，均衡的目的就是使得所有單體電池能夠同時(shí)滿充、滿放，那么在放電后期采取均衡措施，不僅僅可以實(shí)現(xiàn)均衡目的，而且可以使得用于自身均衡所消耗的能量更少，從而延長(zhǎng)放電時(shí)間。本發(fā)明僅僅補(bǔ)償充電的其電壓值排列在倒數(shù)10%以內(nèi)的單體電池，所述的10%以內(nèi)是指可以實(shí)際的電池組數(shù)目情況確定如7%，甚至1%的単體電池為需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池。選取其電壓值排列在倒數(shù)的少部分低壓?jiǎn)误w電池進(jìn)行補(bǔ)電，也是為了降低電池組在均衡過(guò)程中的能量消耗，如果，選取的數(shù)量過(guò)多，那么將使得電池組整體的電量下降過(guò)快，反而使得放電時(shí)間縮短。實(shí)施例2:如圖I所示，本實(shí)施例公開(kāi)了ー種汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，用于平衡汽車鋰電池組處于放電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組I包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池11 ;該平衡系統(tǒng)包含下位機(jī)2、上位機(jī)3、開(kāi)關(guān)電路5、以及DC-DC直流變換電路4，下位機(jī)2為PLC或單片機(jī)，上位機(jī)3為ー包含有CPU的主控模塊，開(kāi)關(guān)電路5可為場(chǎng)效應(yīng)管；所述DC-DC直流變換電路4的輸入端連接在所述電池組I兩端，其輸出端通過(guò)一所述開(kāi)關(guān)電路5與每個(gè)單體電池11連接，對(duì)各個(gè)單體電池11進(jìn)行補(bǔ)償充電；所述下位機(jī)2與各個(gè)所述単體電池11的兩端連接，采集各個(gè)所述單體電池11的電壓信號(hào)并傳遞給所述上位機(jī)3 ;所述上位機(jī)3根據(jù)各個(gè)所述單體電池11的電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池；所述上位機(jī)3控制所述開(kāi)關(guān)電路5、以及DC-DC直流變換電路4，將所述電池組11兩端的電壓加載到所述需補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池兩端對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償充電，直至放電結(jié)束。如圖I所示，為了進(jìn)一步管控電池組的溫度，在所述上位機(jī)3上還連接有一溫度傳感器6以監(jiān)測(cè)管理電池組的溫度。如圖I所示，為了方便上位機(jī)監(jiān)控管理，在所述上位機(jī)3上還設(shè)置有ー顯示模塊31。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明圖中僅僅示意性畫(huà)出了ー個(gè)下位機(jī)、ー個(gè)DC-DC直流變換電路、兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路的情況，它們的數(shù)量根據(jù)實(shí)際単體電池是數(shù)量、以及實(shí)際所采用的元器件確定，因此，本發(fā)明不限于此，只要包含下位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、DC-DC直流變換電路，以及等同于這些裝置的電路單元或原件，都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明放電平衡系統(tǒng)中的下位機(jī)、上位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路都是配合本發(fā)明方法的硬件裝置。
本發(fā)明放電平衡系統(tǒng)，通過(guò)下位機(jī)采集各個(gè)單體電壓信號(hào)，上位機(jī)監(jiān)控電池組的容量，通過(guò)上位機(jī)精確計(jì)算，可準(zhǔn)確控制低壓?jiǎn)误w電池的補(bǔ)電時(shí)間以及補(bǔ)電電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電池均衡目的，因此，本發(fā)明控制更加精確靈活，效率更高。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式
以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.ー種汽車鋰電池放電平衡方法，用于平衡汽車鋰電池組處于放電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池，其特征在干 在每個(gè)單體電池兩端連接有一 DC-DC直流變換電路，所述DC-DC直流變換電路的輸入端連接在所述電池組的兩輸出電壓端上； 在放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述電池組的剩余電量； 如所述電池組剩余電量為20% 30%吋，則開(kāi)始順序執(zhí)行以下步驟 采集各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)； 根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池； 通過(guò)所述DC-DC直流變換電路將所述電池組兩端的電壓加載到所述需補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池兩端對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償充電，直至放電結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車鋰電池放電平衡方法，其特征在于 根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池，具體是 將各個(gè)單體電池的電壓值進(jìn)行高低排序，其電壓值排列在倒數(shù)10%以內(nèi)的単體電池為需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池。
3.ー種汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，用于平衡汽車鋰電池組處于放電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池，其特征在干 該平衡系統(tǒng)包含下位機(jī)、上位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路； 所述DC-DC直流變換電路的輸入端連接在所述電池組兩端，其輸出端通過(guò)一所述開(kāi)關(guān)電路與每個(gè)單體電池連接，對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)行補(bǔ)償充電； 所述下位機(jī)與各個(gè)所述單體電池的兩端連接，采集各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)并傳遞給所述上位機(jī)； 所述上位機(jī)根據(jù)各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需要補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池； 所述上位機(jī)控制所述開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路，將所述電池組兩端的電壓加載到所述需補(bǔ)償充電的低壓?jiǎn)误w電池兩端對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償充電，直至放電結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，其特征在于 在所述上位機(jī)上還連接有一溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，其特征在于 在所述上位機(jī)上還設(shè)置有ー顯示模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，其特征在于 所述下位機(jī)為PLC或單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，其特征在于 所述上位機(jī)為ー包含有CPU的主控模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車鋰電池放電平衡系統(tǒng)，其特征在于 所述開(kāi)關(guān)電路為一場(chǎng)效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明屬于動(dòng)力電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種汽車鋰電池放電平衡方法以及平衡系統(tǒng)。本發(fā)明是針對(duì)電池組快放空時(shí)，提供的一種實(shí)現(xiàn)平衡的方法以及系統(tǒng)。本發(fā)明在放電快結(jié)束時(shí)，即電池組剩余電量在20％～30％時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)放電平衡措施將電池組兩端的輸出電壓適當(dāng)降低加載到少部分低壓?jiǎn)误w電池兩端為其補(bǔ)電，減緩低壓電池放空的速度，使得所有單體電池幾乎同時(shí)達(dá)到放空的狀態(tài)，進(jìn)而延長(zhǎng)放電時(shí)間。本發(fā)明在平衡各個(gè)單體電池之間的差異、延長(zhǎng)電池組壽命的同時(shí)，能耗更低、效率更高、效果更好。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102651560SQ20111004366
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者李武歧, 李載波, 王明旺 申請(qǐng)人:欣旺達(dá)電子股份有限公司