专利名称：汽车动力电池均衡系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及均衡系统技术领域，更具体地，涉及动力电池均衡系统技术领域， 特别是指一种汽车动力电池均衡系统。
背景技术：
动力电池组是制约电动汽车产业化进程的关键零部件。当一组电池中某一个电池 达到放电截止电压时，整组电池就不能工作，降低了电动汽车的续驶里程。要给电动汽车提 供足够的动力，往往需要将多个蓄电池串连起来才能达到所需的电压值，该电压值要比单 个电池的电压值要高出许多。为了使用方便，电池组在充电时是将其作为一个整体采用一 个电源进行充电的。由于单个电池的特性总存在差异，因此在充电过程中各电池的电压不 尽相同，从而导致有的电池已经完全满充而有的电池则还没有充满电。当充电终止时，各电 池荷电未达均衡，又会导致放电的不均衡。甚至使得个别电池因深度放电引起极性颠倒，缩 短了电池组的寿命。为了延长电池组的使用寿命，必须使所有的电池均保持在同样的充放 电深度，即需对电池组进行均衡充放电。解决串联电池组整组容量因为某几节电池本身特性导致偏低的现象是采用均衡 的策略，即对容量偏低的电池进行补电，从而提高整组容量。传统的均衡方法在一般的电 池管理系统中，每个电池单元都通过一个开关连接到一个负载电阻。这种被动电路可以对 个别被选中的单元放电。但该方法只适用于在充电模式下抑制最强电池单元的电压攀升。 为限制功耗，此类电路一般只允许以IOOmA左右的小电流放电，从而导致充电平衡耗时间 较长，并有能量的消耗，产生大量的热，效率较低。另外，有的均衡方法则是通过一套电能转 换装置来实现均衡充电；有的则是采用电能的多路输出方式，将多余的能量传送给总回路 或者传递给相邻的电池，但其方案电路组成和控制结构非常复杂；有的则需设专门的能量 装换装置，但使用面较窄。为了解决存在的上述问题与缺陷，需要提供一种新型的汽车动力电池均衡系统， 其结构简洁，能量浪费少，充电效率高，均衡性好，使用面较广。
实用新型内容本实用新型的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种汽车动力电池 均衡系统，该汽车动力电池均衡系统设计巧妙，结构简洁，能量浪费少，充电效率高，均衡性 好，使用面较广，适于大规模推广应用。为了实现上述目的，本实用新型的汽车动力电池均衡系统，其特点是，包括均衡控 制模块、单体电池电压采集模块和若干个DC-DC充电模块，所述均衡控制模块通过所述单 体电池电压采集模块分别电连接若干个所述DC-DC充电模块。较佳地，所述的均衡控制模块包括电压数据输入单元、电压数据比较单元、主控 制器单元和控制信号输出单元，所述的电压数据输入单元顺序连接所述的电压数据比较 单元、主控制器单元和控制信号输出单元，所述的电压数据输入单元连接所述的单体电池电压采集模块，所述的控制信号输出单元通过所述的单体电池电压采集模块连接所述的 DC-DC充电模块。较佳地，所述的单体电池电压采集模块包括电压数据采集单元、电压数据输出单 元和DC-DC充电模块控制单元，所述的电压数据采集单元的输入端连接所述的各DC-DC充 电模块，所述的电压数据采集单元的输出端连接所述的电压数据输出单元的输入端，所述 的电压数据输出单元的输出端连接所述的均衡控制模块的输入端，所述的DC-DC充电模块 控制单元的输入端连接于所述的均衡控制模块，所述的DC-DC充电模块控制单元的输出端 连接于所述的各DC-DC充电模块。较佳地，所述的各DC-DC充电模块均包括相互连接的开关单元和充电单元，所述 的开关单元还连接所述的单体电池电压采集模块。较佳地，所述DC-DC充电模块具有车载插头。较佳地，所述汽车动力电池均衡系统还包括单体电池更换提示装置，所述单体电 池更换提示装置与所述均衡控制模块电连接。更佳地，所述单体电池更换提示装置是声音提示装置或视觉提示装置。更进一步地，所述声音提示装置是扬声器，所述视觉提示装置是显示部件或指示 灯具。尤其更佳地，所述显示部件是LED显示部件，所述指示灯具是颜色指示灯具、符号 指示灯具或图形指示灯具。本实用新型的有益效果具体如下1.本实用新型的汽车动力电池均衡系统包括均衡控制模块、单体电池电压采集模 块和若干个DC-DC充电模块，均衡控制模块通过单体电池电压采集模块分别电连接若干个 DC-DC充电模块，当检测到某个或某些单体电池需要均衡时，开启对应的DC-DC充电模块节 能型充电，设计巧妙，结构简洁，能量浪费少，充电效率高，均衡性好，使用面较广，适于大规 模推广应用。2.本实用新型的汽车动力电池均衡系统还包括单体电池更换提示装置，单体电池 更换提示装置与均衡控制模块电连接，均衡控制模块可判断异常电池是否达到更换条件， 如需更换，通过单体电池更换提示装置提醒用户更换相关单体电池，设计巧妙，结构简洁， 使用方便，适于大规模推广应用。
图1为本实用新型的一具体实施例的应用示意图。
具体实施方式
为更好的理解本实用新型的内容，下面结合具体实施例作进一步说明。请参见图1所示，本实用新型的汽车动力电池均衡系统包括均衡控制模块、单体 电池电压采集模块和若干个DC-DC充电模块，所述均衡控制模块通过所述单体电池电压采 集模块分别电连接若干个所述DC-DC充电模块。较佳地，所述的均衡控制模块包括电压数据输入单元、电压数据比较单元、主控 制器单元和控制信号输出单元，所述的电压数据输入单元顺序连接所述的电压数据比较单元、主控制器单元和控制信号输出单元，所述的电压数据输入单元连接所述的单体电池 电压采集模块，所述的控制信号输出单元通过所述的单体电池电压采集模块连接所述的 DC-DC充电模块。较佳地，所述的单体电池电压采集模块包括电压数据采集单元、电压数据输出单 元和DC-DC充电模块控制单元，所述的电压数据采集单元的输入端连接所述的各DC-DC充 电模块，所述的电压数据采集单元的输出端连接所述的电压数据输出单元的输入端，所述 的电压数据输出单元的输出端连接所述的均衡控制模块的输入端，所述的DC-DC充电模块 控制单元的输入端连接于所述的均衡控制模块，所述的DC-DC充电模块控制单元的输出端 连接于所述的各DC-DC充电模块。较佳地，所述的各DC-DC充电模块均包括相互连接的开关单元和充电单元，所述 的开关单元还连接所述的单体电池电压采集模块。在本实用新型的具体实施例中，所述DC-DC充电模块具有车载插头(未示出)。可 以通过车本身电源作为输入电源，然后转化后给单体电池均衡充电。较佳地，所述汽车动力电池均衡系统还包括单体电池更换提示装置(未示出)，所 述单体电池更换提示装置与所述均衡控制模块电连接用于提示用户更换相关的单体电池。更佳地，所述单体电池更换提示装置是声音提示装置或视觉提示装置。更进一步 地，所述声音提示装置是扬声器，所述视觉提示装置是显示部件或指示灯具。尤其更佳地，所述显示部件是LED显示部件，所述指示灯具是颜色指示灯具、符号 指示灯具或图形指示灯具。例如不同的颜色代表不同的单体电池，不同的符号代表不同的 电池，或者不同的图形代表不同的电池。在本实用新型的具体实施例中，所述单体电池更换 提示装置是LED显示部件。请再次参见图1，本实用新型使用时，将DC-DC充电模块和动力电池的多个单体电 池一一对应连接，将DC-DC充电模块的车载插头与车本身电源连接。单体电池电压采集模 块通过DC-DC开关开启和关闭DC-DC充电模块的充电过程。均衡方案单体电池电压采集模块将采集信息发给均衡控制模块进行诊断，均衡控制模块根 据所得到的单体电压信息判断哪些单体电池需要均衡，并计算每个需均衡单体电池所需均 衡时间。通过单体电池电压采集模块打开需均衡单体电池的DC-DC开关对需均衡单体电池 进行均衡，直到均衡时间达到均衡控制模块所计算的均衡时间后关闭DC-DC开关。另外，均 衡控制模块可判断异常单体电池是否达到更换条件，并通过单体电池更换提示装置给予警示。具体方案如下当电池组1处于放电末期，整组平均容量小于10%且静置或浅放电时；电池组1 连续浅放电或静置大于一分钟后，单体电池电压采集模块采集的所有单体电池电压，并将 采集到的每个单体电池的电压信息通讯给均衡控制模块，均衡控制模块判断出单体电池容 量小于整组平均容量2%以上认定为需均衡单体电池。将需均衡单体电池的容量和电池组 平均容量分别定义为SOCbalanee和SOCaverage,计算出SOCbalanee与SOCaverage的差值Δ SOC0若SOCaverage与SOCbalanee差值Δ SOC, ASOC ^ 8%,显示该单体电池异常需更换，通 过单体电池更换提示装置警示，不做均衡处理。[0034]若SOCaverage与SOCbalanee差值AS0C<8%，则对需均衡电池进行均衡处理。即根据 SOCaverage与SOCblanee差值来计算实际的容量差值，并根据DC-DC所设定的电流来计算需均衡 单体电池均衡所需的时间。均衡控制模块通过单体电池电压采集模块控制相应的DC-DC充 电模块开始充电，并计算充电时间；当需均衡单体电池达到均衡时间后关闭DC-DC充电模 块，完成均衡。另外，若SOCaverage与SOCblanee差值Δ S0C,6%^ ASOC < 8%,则仍旧对需均衡单 体电池进行均衡处理，并且均衡控制模块记录相应的电池编号信息(定义为待更换电池记 录)。若连续经过数次O 1次)完整的均衡后中均有待更换电池记录，则将该单体电池的 电池编号信息通过单体电池更换提示装置给予警示，提示相应单体电池需进行更换信息。例如100ΑΗ电池组平均电压3. 125V，低于平均电压超过50mV单体电池有5节电 池(认定为需均衡单体电池)(电池编号为2，20，40，50，70 ；对应单体电压分别为3. 051V， 2. 911V，2. 733V，2. 625V, 2. 15V等。通过查SOC-单体电压对应表可知单体电池相对应ASOC 分别为2%,4%,6%,7%,8% (对应容量差异分别为2Ah、4Ah、6Ah，7Ah和8Ah)。则电池编号2、20、40的单体电池只进行均衡；电池编号50的单体电池做均衡处理 并记录单体电池编号。若DC-DC均衡电流为1A，则电池编号2、20、40、50需均衡时间分别 为2小时，4小时、6小时和7小时。均衡控制模块将所需均衡单体电池的电池编号信息和 均衡时间发给电压采集模块，电压采集模块开启相应的DC-DC开关进行均衡，当均衡控制 模块对电池编号2、20、40、50的单体电池均衡计时达到相应的均衡时间(分别为2小时、4 小时、6小时、7小时)时，均衡控制模块将信息通讯给单体电池电压采集模块，电压采集模 块关闭相应的DC-DC开关，停止均衡。电池编号70的单体电池ASOC彡8，所以通过单体电池更换提示装置提示电池更 换警示信息，不做均衡处理。因此，通过本实用新型的汽车动力电池均衡系统可以使电池组1的单体电池均衡 效率大大提高，并在车辆充电和行驶的情况均可进行均衡；本实用新型可以跟踪记录电池 组1中被均衡单体电池的信息，通过对被均衡单体电池信息分析来判断所需更换的单体电 池及其编号，并通过报警和/或显示的方式进行信息提示；本实用新型可以直接将电池组1 中一致性较差的单体电池剔除，并给予警示。从而解决当前充电均衡存在能量消耗、充电均 衡时间长从而导致的效率低下的问题，并解决有的能量无损均衡装置和控制策略复杂，应 用范围较窄的问题。另外，通过对异常单体电池的记忆功能，从而挑选出经过诊断需更换或 待更换的单体电池，并给予提示，大大的方便了电池管理系统对电池组1状况的管理。综上所述，本实用新型的汽车动力电池均衡系统设计巧妙，结构简洁，能量浪费 少，充电效率高，均衡性好，使用面较广，适于大规模推广应用。在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以 作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是 说明性的而非限制性的。
权利要求1.一种汽车动力电池均衡系统，其特征在于，包括均衡控制模块、单体电池电压采集模 块和若干个DC-DC充电模块，所述均衡控制模块通过所述单体电池电压采集模块分别电连 接若干个所述DC-DC充电模块。
2.根据权利要求1所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述的均衡控制模块 包括电压数据输入单元、电压数据比较单元、主控制器单元和控制信号输出单元，所述的电 压数据输入单元顺序连接所述的电压数据比较单元、主控制器单元和控制信号输出单元， 所述的电压数据输入单元连接所述的单体电池电压采集模块，所述的控制信号输出单元通 过所述的单体电池电压采集模块连接所述的DC-DC充电模块。
3.根据权利要求1所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述的单体电池电压 采集模块包括电压数据采集单元、电压数据输出单元和DC-DC充电模块控制单元，所述的 电压数据采集单元的输入端连接所述的各DC-DC充电模块，所述的电压数据采集单元的输 出端连接所述的电压数据输出单元的输入端，所述的电压数据输出单元的输出端连接所述 的均衡控制模块的输入端，所述的DC-DC充电模块控制单元的输入端连接于所述的均衡控 制模块，所述的DC-DC充电模块控制单元的输出端连接于所述的各DC-DC充电模块。
4.根据权利要求1所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述的各DC-DC充电模 块均包括相互连接的开关单元和充电单元，所述的开关单元还连接所述的单体电池电压采 集模块。
5.根据权利要求1所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述DC-DC充电模块具 有车载插头。
6.根据权利要求1所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述汽车动力电池均 衡系统还包括单体电池更换提示装置，所述单体电池更换提示装置与所述均衡控制模块电 连接。
7.根据权利要求6所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述单体电池更换提 示装置是声音提示装置或视觉提示装置。
8.根据权利要求7所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述声音提示装置是 扬声器，所述视觉提示装置是显示部件或指示灯具。
9.根据权利要求8所述的汽车动力电池均衡系统，其特征在于，所述显示部件是LED显 示部件，所述指示灯具是颜色指示灯具、符号指示灯具或图形指示灯具。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车动力电池均衡系统，包括均衡控制模块、单体电池电压采集模块和若干个DC-DC充电模块，均衡控制模块通过单体电池电压采集模块分别电连接各DC-DC充电模块，较佳地，均衡控制模块包括电压数据输入单元、电压数据比较单元、主控制器单元和控制信号输出单元，单体电池电压采集模块包括电压数据采集单元、电压数据输出单元和DC-DC充电模块控制单元，充电控制信号从主控制器单元经控制信号输出单元和DC-DC充电模块控制单元传输到各DC-DC充电模块，从而确保各单体电池的电压均衡。本实用新型的汽车动力电池均衡系统设计巧妙，结构简洁，能量浪费少，充电效率高，均衡性好，且使用面较广。
文档编号H02J7/00GK201877865SQ20102067456
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者冉文, 孔晗, 孙江明, 张永飞, 徐志刚, 曾庆文, 杨照军, 汪锴, 王刚, 王燕兵, 谢世荣, 赵铁鹏 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司