本發(fā)明涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

蓄電池由多個(gè)單體電池串聯(lián)組成，蓄電池組由多個(gè)蓄電池串聯(lián)組成，已被廣泛應(yīng)用在交通、電力、通信等領(lǐng)域的電子設(shè)備中。實(shí)踐表明，蓄電池組的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單體電池的壽命，最根本的原因是在充電設(shè)備對(duì)蓄電池組充電時(shí)，流過各個(gè)單體電池的電流大小相同，然而由于單體電池的容量存在差異，在以相同的充電電流充電時(shí)，會(huì)造成有的單體電池未充滿，而有的單體電池過沖的現(xiàn)象，也就是造成單體電池充電不均衡，從而嚴(yán)重降低了蓄電池組的壽命。

考慮到各個(gè)單體電池的不一致性，需要采取均衡措施來(lái)確保蓄電池組的穩(wěn)定性和安全性，均衡就是利用電子技術(shù)，使鋰離子電池單體電壓偏差保持在預(yù)期的范圍內(nèi)，從而保證每個(gè)單體電池在正常的使用時(shí)不發(fā)生損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)通過提供一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng)及其方法，以解決因單體電池電壓不均而導(dǎo)致蓄電池組使用壽命短的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng),由n個(gè)單體電池(BT₁～BT_n)串聯(lián)組成一個(gè)電池組，每個(gè)電池組設(shè)置n-1個(gè)功率單元(P₁～P_n-1)和一個(gè)均衡節(jié)點(diǎn)，多個(gè)電池組的均衡節(jié)點(diǎn)通過通信總線相連至均衡中心，第i個(gè)功率單元(P_i)的正、負(fù)輸入端分別連接第i+1個(gè)單體電池(BT_i+1)的正極和第i個(gè)單體電池(BT_i)的負(fù)極，第i個(gè)功率單元(P_i)的正、負(fù)輸出端分別連接第i個(gè)單體電池的正、負(fù)極，i為小于n的正整數(shù)，n為正整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述功率單元分為普通功率單元和尾功率單元，其中，所述普通功率單元為單向降壓變換單元，所述尾功率單元為雙向升降壓變換單元，尾功率單元與電池組中的最后一個(gè)單體電池(BT_n)連接。

進(jìn)一步地，所述均衡節(jié)點(diǎn)包括第一微處理器、采集各個(gè)單體電池電壓的數(shù)據(jù)采集單元、與所述均衡中心通信的通信處理單元、進(jìn)行相鄰互斥控制的隔離控制單元、容量計(jì)算顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元以及供電的電源模塊。

進(jìn)一步地，所述均衡中心包括第二微處理器、總線電流采集單元、總線通信處理單元、均衡節(jié)點(diǎn)控制單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元、人機(jī)交互單元以及歷史數(shù)據(jù)曲線繪制單元。

一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng)的均衡方法，其特征在于，該方法包括均衡中心控制流程和均衡節(jié)點(diǎn)處理流程，其中，所述均衡中心的控制流程包括如下步驟：

A1：進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信處理；

A2：判斷串聯(lián)電池組是否為靜置態(tài)，如果是，則跳轉(zhuǎn)至步驟A1，否則，進(jìn)入步驟A3；

A3：判斷電池組是否為放電態(tài)，如果是，則進(jìn)入步驟A4，否則，進(jìn)入步驟A5；

A4：設(shè)置均衡門限值L等于放電態(tài)門限L_d；

A5：設(shè)置均衡門限值L等于充電態(tài)門限L_c；

A6：計(jì)算電池組離散極值式中，V_i為單體電池i的電壓，為所有單體電池電壓的均值；

A7：判斷電池組離散極值D是否大于均衡門限值L，如果是，則進(jìn)入步驟A8，否則跳轉(zhuǎn)至步驟A1；

A8：給定均衡節(jié)點(diǎn)目標(biāo)電壓值P；

A9：判斷母線電壓變化量是否大于均衡門限值，如果是，則跳轉(zhuǎn)至步驟A8，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟A1；

所述均衡節(jié)點(diǎn)處理流程包括如下步驟：

B1：所述數(shù)據(jù)采集單元對(duì)各單體電池進(jìn)行電壓采樣；

B2：與所述均衡中心進(jìn)行通信處理；

B3：判斷均衡中心是否下發(fā)控制參數(shù)，如果是，則進(jìn)入步驟B4，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟B1；

B4：判斷電池組是否為放電態(tài)？如果是，則進(jìn)入步驟B5，否則，進(jìn)入步驟B6；

B5：進(jìn)行相鄰互斥控制，即相鄰的功率單元不同時(shí)工作；

B6：判斷控制對(duì)象是否為尾電池，如果是，則進(jìn)入步驟B7，否則，進(jìn)入步驟B8；

B7：開啟尾功率單元反向功率控制；

B8：控制功率單元給定輸出目標(biāo)電壓值P。

為了保證電池組放電過程平衡且高效輸出，在設(shè)定時(shí)，放電態(tài)門限L_d小于充電態(tài)門限L_c。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，具有的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)是：提升了電池組管理水平，降低電池組內(nèi)單體電池電壓不均衡度，從而大大提高了電池組的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為功率單元與串聯(lián)電池組連接關(guān)系圖；

圖3為均衡節(jié)點(diǎn)功能示意圖；

圖4為均衡中心功能示意圖；

圖5為均衡中心控制流程圖；

圖6為均衡節(jié)點(diǎn)處理流程圖。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)實(shí)施例通過提供一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng)及其方法，以解決因單體電池電壓不均而導(dǎo)致蓄電池組使用壽命短的技術(shù)問題。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖以及具體的實(shí)施方式，對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例:

一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng),如圖1所示，包括均衡中心、若干個(gè)均衡節(jié)點(diǎn)、功率單元以及由單體電池串聯(lián)組成的電池組，其中，所述均衡中心與所述均衡節(jié)點(diǎn)通過通信總線相連，所述均衡節(jié)點(diǎn)按照所述均衡中心下發(fā)的控制命令控制所述功率單元完成均衡工作，每個(gè)均衡節(jié)點(diǎn)控制n-1個(gè)功率單元，如圖2所示，每個(gè)單體電池BT_i對(duì)應(yīng)一個(gè)功率單元P_i，最后一個(gè)單體電池?zé)o對(duì)應(yīng)的功率單元，所述功率單元P_i的輸入為相鄰的單體電池BT_i和單體電池BT_i+1的正負(fù)極，或單體電池BT_i和單體電池BT_i+j的正負(fù)極，j為小于n的正整數(shù)，所述功率單元P_i的輸出為單體電池BT_i的正負(fù)極，i為小于n的正整數(shù)。

所述功率單元分為普通功率單元和尾功率單元，其中，所述普通功率單元為單向降壓變換單元，所述尾功率單元為雙向升降壓變換單元。

如圖3所示，所述均衡節(jié)點(diǎn)包括第一微處理器、采集各個(gè)單體電池電壓的數(shù)據(jù)采集單元、與所述均衡中心通信的通信處理單元、進(jìn)行相鄰互斥控制的隔離控制單元、容量計(jì)算顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元以及供電的電源模塊。

如圖4所示，所述均衡中心包括第二微處理器、總線電流采集單元、總線通信處理單元、均衡節(jié)點(diǎn)控制單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元、人機(jī)交互單元以及歷史數(shù)據(jù)曲線繪制單元。

一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng)的均衡方法，該方法包括均衡中心控制流程和均衡節(jié)點(diǎn)處理流程，其中，如圖5所示，所述均衡中心的控制流程包括如下步驟：

A1：進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信處理；

A2：判斷串聯(lián)電池組是否為靜置態(tài)，如果是，則跳轉(zhuǎn)至步驟A1，否則，進(jìn)入步驟A3；

A3：判斷電池組是否為放電態(tài)，如果是，則進(jìn)入步驟A4，否則，進(jìn)入步驟A5；

A4：設(shè)置均衡門限值L等于放電態(tài)門限L_d；

A5：設(shè)置均衡門限值L等于充電態(tài)門限L_c；

A6：計(jì)算電池組離散極值式中，V_i為單體電池i的電壓，為所有單體電池電壓的均值；

A7：判斷電池組離散極值D是否大于均衡門限值L，如果是，則進(jìn)入步驟A8，否則跳轉(zhuǎn)至步驟A1；

A8：給定均衡節(jié)點(diǎn)目標(biāo)電壓值P；

A9：判斷母線電壓變化量是否大于均衡門限值，如果是，則跳轉(zhuǎn)至步驟A8，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟A1；

所述均衡節(jié)點(diǎn)處理流程如圖6所示包括如下步驟：

B1：所述數(shù)據(jù)采集單元對(duì)各單體電池進(jìn)行電壓采樣；

B2：與所述均衡中心進(jìn)行通信處理；

B3：判斷均衡中心是否下發(fā)控制參數(shù)，如果是，則進(jìn)入步驟B4，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟B1；

B4：判斷電池組是否為放電態(tài)？如果是，則進(jìn)入步驟B5，否則，進(jìn)入步驟B6；

B5：進(jìn)行相鄰互斥控制，即相鄰的功率單元不同時(shí)工作；

B6：判斷控制對(duì)象是否為尾電池，如果是，則進(jìn)入步驟B7，否則，進(jìn)入步驟B8；

B7：開啟尾功率單元反向功率控制；

B8：控制功率單元給定輸出目標(biāo)電壓值P。

為了保證電池組放電過程平衡且高效輸出，在設(shè)定時(shí)，放電態(tài)門限L_d小于充電態(tài)門限L_c。

本申請(qǐng)的上述實(shí)施例中，通過提供一種串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng)及其方法,包括均衡中心、若干個(gè)均衡節(jié)點(diǎn)、功率單元以及由單體電池串聯(lián)組成的電池組，其中，所述均衡中心與所述均衡節(jié)點(diǎn)通過通信總線相連，所述均衡節(jié)點(diǎn)按照所述均衡中心下發(fā)的控制命令控制所述功率單元完成均衡工作，每個(gè)均衡節(jié)點(diǎn)控制n-1個(gè)功率單元，每個(gè)單體電池BT_i對(duì)應(yīng)一個(gè)功率單元P_i，最后一個(gè)單體電池?zé)o對(duì)應(yīng)的功率單元，所述功率單元P_i的輸入為相鄰的單體電池BT_i和單體電池BT_i+1的正負(fù)極，所述功率單元P_i的輸出為單體電池BT_i的正負(fù)極，該方法提升了電池組管理水平，降低電池組內(nèi)單體電池電壓不均衡度，從而大大提高了電池組的使用壽命。

應(yīng)當(dāng)指出的是，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改性、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。