專利名稱：一種動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種主動(dòng)均衡系統(tǒng)，尤其是一種動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，屬于動(dòng)力鋰離子電池的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
動(dòng)力鋰離子電池多采用串聯(lián)方式連接，由于各單體鋰離子電池在制造、初始容量、 電壓、內(nèi)阻以及鋰離子電池組中各單體鋰離子電池的溫度等方面均不完全相同，在使用過(guò)程中，會(huì)造成某單體鋰離子電池的過(guò)充電和過(guò)放電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成個(gè)別鋰離子電池的容量比其他鋰離子電池都低，在放電過(guò)程中，其電量在放電過(guò)程中，其電量首先放完。為了對(duì)串聯(lián)后的動(dòng)力鋰離子電池進(jìn)行保護(hù)，不得不停止整個(gè)電池組的放電，對(duì)整個(gè)鋰離子電池使用時(shí)間和容量造成極大的傷害。實(shí)際上一組鋰離子電池中的實(shí)際放出的容量是由實(shí)際容量最小的那塊鋰離子電池所決定的，即該鋰離子電池容量告終時(shí)，其他鋰離子電池?zé)o法繼續(xù)工作。動(dòng)力鋰離子的充電過(guò)程中也是如此。在充電過(guò)程中，首先放完電的鋰離子電池，又會(huì)首先被充滿，這樣就會(huì)出現(xiàn)過(guò)充電的現(xiàn)象，使得整個(gè)鋰離子電池組不能正常被充滿電。因此在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能電池工作過(guò)程中，鋰離子電池間的不均衡性是影響鋰離子電池工作的一個(gè)非常有害的因素，對(duì)電池組進(jìn)行均衡控制是十分有必要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其使用操作方便，延長(zhǎng)電池的使用壽命，適應(yīng)性好，安全可靠。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，包括由若干單體電池串聯(lián)組成的電池模塊，所述電池模塊通過(guò)電池組電壓采樣模塊與均衡控制器的輸入端相連；電池模塊內(nèi)任意單體電池通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊與均衡控制器的輸入端相連，電池模塊內(nèi)任意單體電池均與電量均衡模塊相連，電量均衡模塊與均衡控制器的輸出端相連；電池組電壓采樣模塊將電池模塊的電壓采樣輸入到均衡控制器內(nèi)，單體電池電壓測(cè)量模塊將電池模塊內(nèi)相應(yīng)單體電池電壓輸入到均衡控制器內(nèi)；均衡控制器根據(jù)電池模塊的采樣電壓值及相應(yīng)單體電池的數(shù)量計(jì)算電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值，并將相應(yīng)平均電壓值與電池模塊內(nèi)所有單體電池電壓相比較；當(dāng)單體電池電壓、電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值間與均衡控制器設(shè)定的電壓關(guān)系相對(duì)應(yīng)時(shí)，均衡控制器向電量均衡模塊輸出均衡控制信號(hào)，對(duì)電池模塊內(nèi)相應(yīng)的單體電池主動(dòng)均衡，使單體電池電壓、電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值與均衡控制器內(nèi)設(shè)定的電壓關(guān)系相匹配。所述電量均衡模塊包括變壓器Tl，所述變壓器Tl初級(jí)線圈的中心抽頭與電池模塊的負(fù)極端相連，電池模塊的正極端接地；電池模塊內(nèi)任意單體電池的正、負(fù)極端均設(shè)有測(cè)量開關(guān)，單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)與變壓器Tl次級(jí)線圈的兩端對(duì)應(yīng)相連，變壓器Tl初級(jí)線圈的一端通過(guò)第一均衡開關(guān)接地，另一端通過(guò)第二均衡開關(guān)接地，第一均衡開關(guān)及第二均衡開關(guān)的控制端分別與均衡控制器的輸出端相連；單體電池兩端測(cè)量開關(guān)的控制端與均衡控制器的輸出端相連；單體電池電壓測(cè)量模塊包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的同相端、 反相端與變壓器Tl次級(jí)線圈的兩端對(duì)應(yīng)相連，運(yùn)算放大器的輸出端與均衡控制器的輸入端相連。所述變壓器Tl次級(jí)線圈的一端通過(guò)正極總線與電池模塊內(nèi)單體電池正極端的測(cè)量開關(guān)相連，變壓器Tl次級(jí)線圈的另一端通過(guò)負(fù)極總線與電池模塊內(nèi)單體電池負(fù)極端的測(cè)量開關(guān)相連。所述單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)、第一均衡開關(guān)及第二均衡開關(guān)均采用場(chǎng)效應(yīng)管； 第一均衡開關(guān)及第二均衡開關(guān)相應(yīng)的漏極端與變壓器Tl初級(jí)線圈的兩端對(duì)應(yīng)相連，第一均衡開關(guān)及第二均衡開關(guān)相應(yīng)的源極端接地，第一均衡開關(guān)及第二均衡開關(guān)的柵極端與均衡控制器的輸出端相連；測(cè)量開關(guān)對(duì)應(yīng)的柵極端均與均衡控制器相連，測(cè)量開關(guān)對(duì)應(yīng)的漏極端與單體電池對(duì)應(yīng)相連，測(cè)量開關(guān)對(duì)應(yīng)的源極端與變壓器Tl的次級(jí)線圈相連。所述均衡控制器將電池模塊內(nèi)單體電池的電壓與單體電池的平均電壓值相比較， 當(dāng)IUmax-UaveI φ IUmin-UaveI時(shí)，通過(guò)電量均衡模塊對(duì)所述電壓值最大的單體電池進(jìn)行上限均衡；當(dāng)|umax-uj π |umin-uj時(shí)，通過(guò)電量均衡模塊對(duì)所述電壓值最小的單體電池進(jìn)行下限均衡；Umax表示電壓值最大的單體電池電壓，Ullin表示電壓值最小的單體電池電壓。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)電池組電壓采樣模塊間電池模塊的電壓值輸入到均衡控制器內(nèi)，并得到電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值；均衡控制器通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊對(duì)單體電池的電壓值進(jìn)行采樣，均衡控制器間電壓值最大的單體電池電壓值、電壓值最小的單體電池電壓值與單體電池的平均電壓值進(jìn)行比較，能夠?qū)误w電池中最大電量的單體電池與最小電量的單體電池進(jìn)行均衡，直至電池模塊內(nèi)所有單體電池間的電量關(guān)系與均衡控制器內(nèi)單體電池電量關(guān)系相匹配，能夠延長(zhǎng)電池模塊的使用壽命；電量均衡模塊包括變壓器Tl，在對(duì)單體電池電量均衡時(shí)，通過(guò)電能-磁能-電能的轉(zhuǎn)換完成相互充電或放電的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池單體電量的上限或下限均衡的功能，上限均衡適合在充電過(guò)程中均衡， 防止個(gè)別電池單體過(guò)充，以保證每節(jié)電池單體的能量都能補(bǔ)充到相同的狀態(tài)；下限均衡可以避免過(guò)放；本實(shí)用新型的主動(dòng)均衡系統(tǒng)對(duì)上、下限均衡兼?zhèn)洌瑫r(shí)解決了電池模塊的充電均衡和放電均衡，一舉兩得；效應(yīng)高，損失功耗小，無(wú)需采用冷卻措施同時(shí)改善了系統(tǒng)平衡， 延長(zhǎng)電池組的工作時(shí)間及使用壽命。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示本實(shí)用新型包括電池模塊1、負(fù)極總線2、正極總線3、電池組電壓采樣模塊4、均衡控制器5、電量均衡模塊6、測(cè)量開關(guān)控制總線7及單體電池電壓測(cè)量模塊8。如圖1所示所述電池模塊1由2η個(gè)單體電池串聯(lián)組成，電池模塊1的正極端接地，電池模塊1的負(fù)極端通過(guò)電池組電壓采樣模塊4與均衡控制器5的輸入端相連，電池組電壓采樣模塊4對(duì)電池模塊1的電壓進(jìn)行采樣，并將電池模塊1的電壓值輸入到均衡控制器5內(nèi)；所述均衡控制器5為具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)或者其他微處理器。電池模塊1 內(nèi)任意單體電池的兩端均設(shè)置測(cè)量開關(guān)，測(cè)量開關(guān)通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊8與均衡控制器5的輸入端相連，單體電池電壓測(cè)量模塊8用于將電池模塊1內(nèi)任意單體電池的電壓值均采樣輸入到均衡控制器5內(nèi)。所述單體電池電壓測(cè)量模塊8與電池組電壓采樣模塊4 均采用運(yùn)算放大器U1。為了對(duì)電池模塊1內(nèi)相應(yīng)單體電池進(jìn)行均衡控制，均衡控制器5的輸出端與電量均衡模塊6相連。所述電量均衡模塊6包括變壓器Tl，所述變壓器Tl初級(jí)線圈的中心抽頭與電池模塊1的負(fù)極端及電池組電壓采樣模塊4，變壓器Tl初級(jí)線圈的一端通過(guò)第一均衡開關(guān)SWl 接地，另一端通過(guò)第二均衡開關(guān)SW2接地，第一均衡開關(guān)SWl與第二均衡開關(guān)SW2的控制端分別與均衡控制器5相連。具體實(shí)施時(shí)，第一均衡開關(guān)SWl及第二均衡開關(guān)SW2均采用場(chǎng)效應(yīng)管，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極端均與均衡控制器5的輸出端相連，場(chǎng)效應(yīng)管的源極端接地， 場(chǎng)效應(yīng)管的漏極端與變壓器Tl的初級(jí)線圈相連。變壓器Tl次級(jí)線圈的一端通過(guò)負(fù)極總線 2與位于單體電池負(fù)極端的測(cè)量開關(guān)相連，變壓器Tl次級(jí)線圈的另一端通過(guò)正極總線3與位于單體電池正極端的測(cè)量開關(guān)相連，從而將變壓器Tl的次級(jí)線圈與電池模塊1內(nèi)所有的單體電池正、負(fù)極端相連。當(dāng)單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)閉合時(shí)，且其余單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)均斷開時(shí)，變壓器Tl的次級(jí)線圈能夠與相應(yīng)的單體電池相連；能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相應(yīng)單體電池電量的均衡。所述測(cè)量開關(guān)也采用場(chǎng)效應(yīng)管，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極端通過(guò)測(cè)量開關(guān)控制總線7與均衡控制器5的輸出端相連，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極端與單體電池的電極端相連，場(chǎng)效應(yīng)管的源極端與變壓器Tl的次級(jí)線圈相連。單體電池電壓測(cè)量模塊8的運(yùn)算放大器Ul的同相端及反相端分別與變壓器Tl的次級(jí)線圈兩端相連，從而實(shí)現(xiàn)了將單體電池正、負(fù)極兩端的測(cè)量開關(guān)與運(yùn)算放大器Ul相連。均衡控制器5通過(guò)電池組電壓采樣模塊4獲得電池模塊1的總電壓U·，由于電池模塊1由2η個(gè)單體電池串聯(lián)組成，因此能得到電池模塊1內(nèi)單體電池的平均電壓值U·，即
為Uave = 。均衡控制器5通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊8分別測(cè)量電池模塊1內(nèi)個(gè)單 2n
體電池相應(yīng)的電壓Ui, i = 1，2Λ2η。均衡控制器5內(nèi)設(shè)定了單體電池的最大電壓值Umax、 最小電壓值Umin及單體電池的平均電壓值Uare間的關(guān)系，當(dāng)單體電池的電壓值與單體電池的平均電壓值Uave滿足設(shè)定關(guān)系時(shí)，均衡控制器5通過(guò)電量均衡模塊6對(duì)相應(yīng)的單體電池電量進(jìn)行均衡，使均衡后的電池電量與均衡控制器5內(nèi)單體電池電量與電池模塊1電量的關(guān)系相匹配。具體實(shí)施的優(yōu)化方案為所述均衡控制器5將電池模塊1內(nèi)單體電池的電壓與單體電池的平均電壓值相比較，當(dāng)IUmax-Uj Φ IUmin-Uj時(shí)，通過(guò)電量均衡模塊6對(duì)所述電壓值最大的單體電池進(jìn)行上限均衡；當(dāng)IUmax-Uj π IUmin-Uj時(shí)，通過(guò)電量均衡模塊6對(duì)所述電壓值最小的單體電池進(jìn)行下限均衡；Umax表示電壓值最大的單體電池電壓，Umin表示電壓值最小的單體電池電壓。具體均衡時(shí)，當(dāng)均衡控制器5檢測(cè)出第i (i為奇數(shù)時(shí))個(gè)電池單體&的單體電池電壓Ui與單體電池的平均電壓值Uave相差最大，并滿足下限均衡的條件時(shí)，則均衡控制器5 使第一均衡開關(guān)SWl導(dǎo)通，使電池模塊1向變壓器Tl充電，然后斷開第一均衡開關(guān)SW1，閉合相應(yīng)的測(cè)量Si、Si+1，變壓器Tl儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到第i個(gè)電池單體Bi上；若檢測(cè)出第i (i為偶數(shù)時(shí))電池單體&的電壓Ui與電池組單體的平均電壓值Uare相差最大，并滿足下限均衡的條件時(shí)，則均衡控制器5使第二均衡開關(guān)SW2導(dǎo)通，使電池模塊1向變壓器Tl充電，然后斷開第二均衡開關(guān)SW2，閉合相應(yīng)的測(cè)量開關(guān)S”Si+1，變壓器Tl儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到第i個(gè)電池單體Bi上。當(dāng)均衡控制器5檢測(cè)出第i(i為奇數(shù)時(shí))個(gè)電池單體Bi的單體電池電壓 Ui與單體電池的平均電壓值Uave相差最大，并滿足上限均衡的條件時(shí)，則均衡控制器5閉合相應(yīng)的測(cè)量開關(guān)Si、Si+1，使電池單體Bi向變壓器Tl充電，然后斷開測(cè)量開關(guān)Si、Si+1，閉合第一均衡開關(guān)SW1，變壓器Tl存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)移到電池模塊1內(nèi)；當(dāng)測(cè)出第i(i為偶數(shù)時(shí))電池單體Bi的電壓Ui與電池組單體的平均電壓值Uare相差最大，并滿足上限均衡的條件時(shí)， 則均衡控制器5閉合相應(yīng)的測(cè)量開關(guān)Si、Si+1，使電池單體Bi向變壓器Tl充電，然后斷開測(cè)量開關(guān)S” Si+1，閉合第二均衡開關(guān)SW2，變壓器Tl存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)移到電池模塊1內(nèi)。均衡控制器5通過(guò)對(duì)單體電池的電壓值比較，來(lái)對(duì)電池模塊1內(nèi)單體電池的電量進(jìn)行均衡。單體電池通過(guò)均衡控制器5及電量均衡模塊6進(jìn)行均衡后，使得單體電池的電壓值Ui與單體電池的平均電壓值Uave間的差值小于等于50 μ V時(shí)，均衡控制器5完成對(duì)電池模塊1內(nèi)單體電池的均衡過(guò)程。均衡控制器5內(nèi)也根據(jù)工作需要設(shè)定相應(yīng)的均衡參數(shù)，當(dāng)單體電池的電壓值Ui與單體電池的平均電壓值Uare間的差值滿足相應(yīng)的均衡參數(shù)后，均衡控制器5完成對(duì)單體電池的均衡控制。為了對(duì)上述動(dòng)力鋰離子電池進(jìn)行主動(dòng)均衡，所述動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡方法包括如下步驟a、提供電池模塊1，所述電池模塊1由2η個(gè)單體電池依次串聯(lián)組成，η為正整數(shù)； 電池模塊1的正極端接地，電池模塊1的負(fù)極端通過(guò)電池組電壓采樣模塊4與均衡控制器5 的輸入端相連，電池組電壓采樣模塊4將電池模塊1的電壓Usum輸入到均衡控制器5內(nèi)，并得到電池模塊1內(nèi)單體電池的平均電壓值Uare ；單體電池的平均電壓值Uare為算術(shù)平均值；b、在上述單體電池的兩端均設(shè)置測(cè)量開關(guān)，與單體電池正極端相連的測(cè)量開關(guān)通過(guò)正極總線3與變壓器Tl次級(jí)線圈的一端相連，與單體電池負(fù)極端相連的測(cè)量開關(guān)通過(guò)負(fù)極總線2與變壓器Tl次級(jí)線圈的另一端相連；變壓器Tl次級(jí)線圈的兩端與單體電池電壓測(cè)量模塊8的輸入端相連，變壓器Tl初級(jí)線圈的一端通過(guò)第一均衡開關(guān)SWl接地，另一端通過(guò)第二均衡開關(guān)SW2接地；第一均衡開關(guān)SW1、第二均衡開關(guān)SW2及測(cè)量開關(guān)的控制端均與均衡控制器5的輸出端相連；C、斷開第一均衡開關(guān)SWl及第二均衡開關(guān)SW2，依次閉合單體電池兩端相應(yīng)的測(cè)量開關(guān)，對(duì)電池模塊1內(nèi)的單體電池電量進(jìn)行依次循環(huán)測(cè)量，單體電池電壓通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊8輸入至均衡控制器5內(nèi)；對(duì)電池模塊1內(nèi)的單體電池電量測(cè)量時(shí)，斷開第一均衡開關(guān)SWl及第二均衡開關(guān) SW2 ；均衡控制器5先閉合單體電池Bl兩側(cè)的測(cè)量開關(guān)Sl及測(cè)量開關(guān)S2，單體電池電壓測(cè)量模塊8將單體電池Bl的電壓輸入到均衡控制器5內(nèi)；然后均衡控制器5斷開測(cè)量開關(guān) Si，并閉合第三測(cè)量開關(guān)S3，單體電池電壓測(cè)量模塊8將單體電池B2的電壓輸入到均衡控制器5內(nèi)，均衡控制器5依次控制電池模塊1內(nèi)單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)，直至將2η個(gè)單體電池的電壓值均輸入到均衡控制器5內(nèi)；均衡控制器5控制相應(yīng)測(cè)量開關(guān)的閉合時(shí)間為 0. Ims ；d、均衡控制器5將步驟c得到單體電池的電壓與步驟a中得到的單體電池的平均電壓值Uave相比較；均衡控制器5通過(guò)變壓器Tl、第一均衡開關(guān)SWl及第二均衡開關(guān)SW2對(duì)電量高的單體電池進(jìn)行上限均衡、對(duì)電量低的單體電池進(jìn)行下限均衡；均衡控制器5對(duì)電池模塊1內(nèi)單體電池均衡控制時(shí)，均衡控制器5將單體電池中最大電壓值及最小電壓值與單體電池的平均電壓值Uave相比較，當(dāng)|umax-uave| Φ IUfflin-UavJ 時(shí)，對(duì)所述電壓值最大的單體電池進(jìn)行上限均衡；當(dāng)Iumax-UareI π IUfflin-UavJ時(shí)，對(duì)所述電壓值最小的單體電池進(jìn)行下限均衡；Umax表示電壓值最大的單體電池電壓，Umin表示電壓值最小的單體電池電壓；當(dāng)均衡控制器5檢測(cè)出第i (i為奇數(shù)時(shí))個(gè)電池單體Bi的單體電池電壓Ui與單體電池的平均電壓值Uave相差最大，并滿足下限均衡的條件時(shí)，則均衡控制器5使第一均衡開關(guān)SWl導(dǎo)通，使電池模塊1向變壓器Tl充電，然后斷開第一均衡開關(guān)SW1，閉合相應(yīng)的測(cè)量Si、Si+1，變壓器Tl儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到第i個(gè)電池單體Bi上；若檢測(cè)出第i (i為偶數(shù)時(shí)) 電池單體&的電壓Ui與電池組單體的平均電壓值Uare相差最大，并滿足下限均衡的條件時(shí)， 則均衡控制器5使第二均衡開關(guān)SW2導(dǎo)通，使電池模塊1向變壓器Tl充電，然后斷開第二均衡開關(guān)SW2，閉合相應(yīng)的測(cè)量開關(guān)S” Si+1，變壓器Tl儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到第i個(gè)電池單體 BJ ；當(dāng)均衡控制器5檢測(cè)出第i (i為奇數(shù)時(shí))個(gè)電池單體Bi的單體電池電壓Ui與單體電池的平均電壓值Uave相差最大，并滿足上限均衡的條件時(shí)，則均衡控制器5閉合相應(yīng)的測(cè)量開關(guān)S” Si+1，使電池單體Bi向變壓器Tl充電，然后斷開測(cè)量開關(guān)S” Si+1，閉合第一均衡開關(guān)(SWl)，變壓器Tl存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)移到電池模塊1內(nèi)；當(dāng)測(cè)出第i(i為偶數(shù)時(shí))電池單體Bi的電壓Ui與電池組單體的平均電壓值Uare相差最大，并滿足上限均衡的條件時(shí)，則均衡控制器5閉合相應(yīng)的測(cè)量開關(guān)Si、Si+1，使電池單體Bi向變壓器Tl充電，然后斷開測(cè)量開關(guān)Si、Si+1，閉合第二均衡開關(guān)SW2，變壓器Tl存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)移到電池模塊1內(nèi)；直至整個(gè)電池模塊1內(nèi)所有單體電池的電量均與均衡控制器5內(nèi)的均衡參數(shù)相匹配。本實(shí)用新型通過(guò)電池組電壓采樣模塊4間電池模塊1的電壓值輸入到均衡控制器 5內(nèi)，并得到電池模塊1內(nèi)單體電池的平均電壓值；均衡控制器5通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊8對(duì)單體電池的電壓值進(jìn)行采樣，均衡控制器5間電壓值最大的單體電池電壓值、電壓值最小的單體電池電壓值與單體電池的平均電壓值進(jìn)行比較，能夠?qū)误w電池中最大電量的單體電池與最小電量的單體電池進(jìn)行均衡，直至電池模塊1內(nèi)所有單體電池間的電量關(guān)系與均衡控制器5內(nèi)單體電池電量關(guān)系相匹配，能夠延長(zhǎng)電池模塊1的使用壽命；電量均衡模塊6包括變壓器Tl，在對(duì)單體電池電量均衡時(shí)，通過(guò)電能-磁能-電能的轉(zhuǎn)換完成相互充電或放電的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池單體電量的上限或下限均衡的功能，上限均衡適合在充電過(guò)程中均衡，防止個(gè)別電池單體過(guò)充，以保證每節(jié)電池單體的能量都能補(bǔ)充到相同的狀態(tài)；下限均衡可以避免過(guò)放；本實(shí)用新型的主動(dòng)均衡系統(tǒng)對(duì)上、下限均衡兼?zhèn)洌瑫r(shí)解決了電池模塊1的充電均衡和放電均衡，一舉兩得；效應(yīng)高，損失功耗小，無(wú)需采用冷卻措施同時(shí)改善了系統(tǒng)平衡，延長(zhǎng)電池組的工作時(shí)間及使用壽命。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其特征是包括由若干單體電池串聯(lián)組成的電池模塊(1)，所述電池模塊(1)通過(guò)電池組電壓采樣模塊(4 )與均衡控制器(5 )的輸入端相連；電池模塊(1)內(nèi)任意單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊(8)與均衡控制器(5)的輸入端相連，電池模塊(1)內(nèi)任意單體電池均與電量均衡模塊(6)相連，電量均衡模塊(6)與均衡控制器(5)的輸出端相連；電池組電壓采樣模塊(4)將電池模塊(1)的電壓采樣輸入到均衡控制器(5)內(nèi)，單體電池電壓測(cè)量模塊(8)將電池模塊(1)內(nèi)相應(yīng)單體電池電壓輸入到均衡控制器(5)內(nèi)；均衡控制器(5)根據(jù)電池模塊(1)的采樣電壓值及相應(yīng)單體電池的數(shù)量計(jì)算電池模塊(1)內(nèi)單體電池的平均電壓值，并將相應(yīng)平均電壓值與電池模塊(1)內(nèi)所有單體電池電壓相比較； 當(dāng)單體電池電壓、電池模塊(1)內(nèi)單體電池的平均電壓值間與均衡控制器(5)設(shè)定的電壓關(guān)系相對(duì)應(yīng)時(shí)，均衡控制器(5)向電量均衡模塊(6)輸出均衡控制信號(hào)，對(duì)電池模塊(1)內(nèi)相應(yīng)的單體電池主動(dòng)均衡，使單體電池電壓、電池模塊(1)內(nèi)單體電池的平均電壓值與均衡控制器(5)內(nèi)設(shè)定的電壓關(guān)系相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其特征是所述電量均衡模塊(6)包括變壓器Tl，所述變壓器Tl初級(jí)線圈的中心抽頭與電池模塊(1)的負(fù)極端相連，電池模塊(1)的正極端接地；電池模塊(1)內(nèi)任意單體電池的正、負(fù)極端均設(shè)有測(cè)量開關(guān)，單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)與變壓器Tl次級(jí)線圈的兩端對(duì)應(yīng)相連，變壓器Tl初級(jí)線圈的一端通過(guò)第一均衡開關(guān)(Sffl)接地，另一端通過(guò)第二均衡開關(guān)(SW2)接地，第一均衡開關(guān) (Sffl)及第二均衡開關(guān)(SW2)的控制端分別與均衡控制器(5)的輸出端相連；單體電池兩端測(cè)量開關(guān)的控制端與均衡控制器(5)的輸出端相連；單體電池電壓測(cè)量模塊(8)包括運(yùn)算放大器(U1)，所述運(yùn)算放大器(Ul)的同相端、反相端與變壓器Tl次級(jí)線圈的兩端對(duì)應(yīng)相連，運(yùn)算放大器(Ul)的輸出端與均衡控制器(5)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其特征是所述變壓器Tl 次級(jí)線圈的一端通過(guò)正極總線(3)與電池模塊(1)內(nèi)單體電池正極端的測(cè)量開關(guān)相連，變壓器Tl次級(jí)線圈的另一端通過(guò)負(fù)極總線(2)與電池模塊(1)內(nèi)單體電池負(fù)極端的測(cè)量開關(guān)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其特征是所述單體電池兩端的測(cè)量開關(guān)、第一均衡開關(guān)(SWl)及第二均衡開關(guān)(SW2)均采用場(chǎng)效應(yīng)管；第一均衡開關(guān)(SWl)及第二均衡開關(guān)(SW2)相應(yīng)的漏極端與變壓器Tl初級(jí)線圈的兩端對(duì)應(yīng)相連，第一均衡開關(guān)(SWl)及第二均衡開關(guān)(SW2)相應(yīng)的源極端接地，第一均衡開關(guān)(SWl)及第二均衡開關(guān)(SW2)的柵極端與均衡控制器(5)的輸出端相連；測(cè)量開關(guān)對(duì)應(yīng)的柵極端均與均衡控制器(5)相連，測(cè)量開關(guān)對(duì)應(yīng)的漏極端與單體電池對(duì)應(yīng)相連，測(cè)量開關(guān)對(duì)應(yīng)的源極端與變壓器Tl的次級(jí)線圈相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力鋰離子電池的主動(dòng)均衡系統(tǒng)，其包括電池模塊，電池模塊通過(guò)電池組電壓采樣模塊與均衡控制器的輸入端相連；電池模塊內(nèi)任意單體電池通過(guò)單體電池電壓測(cè)量模塊與均衡控制器的輸入端相連，電池模塊內(nèi)任意單體電池均與電量均衡模塊相連，電量均衡模塊與均衡控制器的輸出端相連；當(dāng)單體電池電壓、電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值間與均衡控制器設(shè)定的電壓關(guān)系相對(duì)應(yīng)時(shí)，均衡控制器向電量均衡模塊輸出均衡控制信號(hào)，對(duì)電池模塊內(nèi)相應(yīng)的單體電池主動(dòng)均衡，使單體電池電壓、電池模塊內(nèi)單體電池的平均電壓值與均衡控制器內(nèi)設(shè)定的電壓關(guān)系相匹配。本實(shí)用新型使用操作方便，延長(zhǎng)電池的使用壽命，適應(yīng)性好，安全可靠。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202111481SQ20112011988
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
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