一种电池组主动均衡方法及主动均衡管理系统与流程

本发明涉及电池技术与应用领域，特别是涉及一种电池组主动均衡管理系统的应用及该管理系统的测试方法。

背景技术：

锂电池包通常由一个或几个电池组并联组成，每个电池组由多个电池串联构成。这种组合方式能同时满足笔记本电脑、医疗设备、测试仪器及工业应用所需的电压和功率要求。然而，这种应用普遍的配置通常并不能发挥其最大功效，因为如果某个串联电池的容量与其它电池不匹配将会降低整个电池包的容量。

电池容量的不匹配包括充电状态(soc)失配和容量／能量(c／e)失配。在两种情况下，电池包的总容量都只能达到最弱电池的容量。在大多数情况下，引起电池失配的原因是工艺控制和检测手段的不完善，而不是锂离子本身的化学属性变化。棱柱形锂电池(liionpr：tsmaticcell)在生产时需要更强的机械压力，电池之间更容易产生差异。此外，锂离子聚合物电池也会因为采用新的工艺而出现电池之间的差异。

因此必须对存在不一致性的电池组进行均衡管理。

目前动力电池组中广泛采用的均衡方式基本上有两种方式，即放电均衡方式和主动均衡方式。

其中，放电均衡方式实现简单，成本低，但放电电流小而且放电均衡在充电过程中进行，造成充电时间长。

主动均衡方式节约能源、能够增加电池使用时间并且均衡更快速，但成本更高，实现比较困难。现有技术中有一种主动均衡装置，在该装置中电池组的每个电池单体都配备了dc—dc电源，虽然能够迅速对大容量锂离子电池进行均衡，但是成本很高，而且均衡装置体积很庞大。现有技术中还有另一种主动均衡装置，在该装置中通过极性开关组以及电池选择开关组，使一个隔离变换器能对多个电池进行均衡管理，从而减少了充放电器件数量和电路复杂程度，但是因为一个充放电器件同一时间只能对多个电池中的一个进行均衡操作，因而均衡的时间更长。现有技术中还有一种均衡装置，在该装置中采用储能电感来实现电池组中能量的转移，但是该装置只能对相邻的电池单体进行能量转移，如果两个需要均衡的电池单体相距比较远时，均衡的时间会变得比较长，同时对电池进行充电和放电都会存在能量损耗，待均衡的电池单体距离很远时能量损耗会比较大。

总之，主动均衡和放电均衡有其各自的缺点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种成本低、电池均衡时间短的电池组主动均衡方法及主动均衡管理系统。

为达到上述目的，本发明提供一种电池组主动均衡方法，该方法包括：

根据电池组的电池一致性选择相应的主动均衡方式；

确定电池组未工作，以在不影响电池组正常使用的情况下实现均衡；

对电池组进行主动均衡，所述主动均衡方式根据电池组的电池单体电压数据确定需要主动均衡的电池单体及相应的充电时间，然后对需要均衡的电池单体进行充电直到所有需要均衡的电池单体都充电完毕。

在所述确定电池组未工作的步骤之前还包括：确定电池组的均衡状态。

所述确定电池组的均衡状态的步骤包括：确定电池组的电池单体的电压达到稳定；以及确定电池组的电池单体之间的电压压差与设定值的大小关系以确定所述电池组的均衡状态。

在所述确定电池组未工作的步骤之后并且在所述对电池组进行主动均衡步骤之前还包括：均衡启动过程。

所述均衡启动过程包括：确定电池组的电池单体的电压达到稳定；确定电池组的电池单体的电压和温度在各自的设定范围之内；以及确定电池组的电池单体之间的温差小于预设值。

所述电池组主动均衡方法还包括：确定电池组和用户界面的通讯方式及信号采集工具；启动信号采集工具，并实时显示电池组当前状态。

所述通讯方式为串口通讯或总线方式。

本发明还提供一种电池组主动均衡管理系统，其包括：

电池组均衡方式确定装置，其配置为用于确定根据电池组的电池一致性所选择的均衡方式；

电池组未工作确定装置，其配置为用于确定所述电池组未工作，以在不影响电池组的正常使用的情况下实现均衡；

电池组均衡装置，其配置为用于利用所确定的均衡方式均衡所述电池组；以及

主控制装置，对上述各装置进行控制。

该系统还包括：电池组均衡状态确定装置，其配置为用于在确定所述电池组未工作之前确定电池组的均衡状态。

该系统还包括：均衡启动装置，其配置为用于确定所述电池组的电池单体的电压达到稳定以及确定所述电池组的电池单体的电压和温度在各自的设定范围之内。

本发明的电池组主动均衡方法及主动均衡管理系统，可实现成本低、损耗低、电池均衡时间短的效果。

附图说明

图1为本发明电池组主动均衡管理系统的原理框图；

图2为本发明电池组主动均衡管理系统其中一实施例的结构图；

图3为本发明中对电池组进行均衡的流程图；

图4为本发明中的电池组外观图；

图5为本发明中均衡测试效果示意图。

具体实施方式

为便于对本发明的结构、方法及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的实施例除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供了一种电池组主动均衡方法及主动均衡管理系统。该电池组主动均衡方法包括：

根据电池组的电池一致性选择相应的主动均衡方式；确定电池组未工作，以在不影响电池组正常使用的情况下实现均衡；对电池组进行主动均衡，所述主动均衡方式根据电池组的电池单体电压数据确定需要主动均衡的电池单体及相应的充电时间，然后对需要均衡的电池单体进行充电直到所有需要均衡的电池单体都充电完毕。

本发明的电池组主动均衡方法，在确定电池组未工作之前还包括：确定电池组的均衡状态的步骤，其中该确定电池组的均衡状态的步骤包括：确定电池组的电池单体的电压达到稳定；以及确定电池组的电池单体之间的电压压差与设定值的大小关系以确定所述电池组的均衡状态。

在确定电池组未工作步骤之后并且在对电池组进行主动均衡步骤之前还包括：均衡启动过程，该均衡启动过程包括：确定电池组的电池单体的电压达到稳定；以及确定电池组的电池单体的电压和温度在各自的设定范围之内。该均衡启动过程还包括：确定电池组的电池单体之间的温差小于预设值，该预设值是通过电池温度测试确定的。

本发明的电池组主动均衡方法还包括：确定电池组和用户界面的通讯方式及信号采集工具；启动信号采集工具，并实时显示电池组当前状态。所述通讯方式可以是串口通讯，如rs232，485等，也可以是总线方式，如can总线。所述信号采集工具可以是基于某些开发平台进行二次开发的工具。

如图1所示，本发明还提供一种电池组主动均衡管理系统，其包括：

电池组均衡方式确定装置，其配置为用于确定根据电池组的电池一致性所选择的均衡方式；

电池组未工作确定装置，其配置为用于确定所述电池组未工作，以在不影响电池组的正常使用的情况下实现均衡；

电池组均衡装置，其配置为用于利用所确定的均衡方式均衡所述电池组；以及主控制装置，对上述各装置进行控制。

本发明的电池组主动均衡管理系统还包括：电池组均衡状态确定装置，其配置为用于在确定所述电池组未工作之前确定电池组的均衡状态；以及均衡启动装置，其配置为用于确定所述电池组的电池单体的电压达到稳定以及确定所述电池组的电池单体的电压和温度在各自的设定范围之内。

图2示出了根据本发明一个优选实施例的用于均衡电池组的电池管理系统结构示意图。该系统包括主控制板（cpu）、电池电压采集电路、电流采集电路、电池均衡电路以及外围通讯电路等。电池电压采集电路与电流采集电路相当于电池组均衡状态确定装置，为计算电池的状态(soc)提供数据，此主控制板相当于主控制装置，为本发明的电池均衡系统能应用在电动摩托车上提供最基础的支持；均衡控制电路即电池组均衡装置，是本发明测试中最主要的一部分，它实现了电池单体的均衡过程，保障均衡之后所有电池单体电压保持在某一范围之内；外围通讯电路包括电源电路、驱动处理电路、短路强制保护电路及存储器，外围通讯电路能把电池组的所有信息有效地传递出来，方便用户进行二次处理。

图3是本发明中的一个优选实施例的电池组均衡控制的具体流程图，在本发明的实际均衡过程中，电池组的均衡就是按照此流程进行，直至均衡结束。

图4是本发明中的一个优选实施例的电池组，它携带动力线和信号采集线，动力线用于充放电，包括充电端口1、位于放电端口2的放电负极线3与放电正极线4。信号采集线用于检测电池状态。本发明中的电池组可用于电动摩托车，选择与电池组特性匹配的电动摩托车并进行改装，选择电动车的功率时须与电池本身的功率匹配。利用一改装后的电动摩托车作为本发明测试应用的试验载体，摩托车的动力部分和车尾部分已被改装用于本发明的测试和应用。图5是利用上述摩托车作为实验载体的均衡测试实时效果显示图，它能显示当前电池组的均衡状态，包括何时开始，何时结束均衡等。

由于本发明所提供的均衡测试方法能够实时显示电池状态信息，因而可以很直观的了解系统当前的状态，并且能够在不影响用户使用的情况下实现电池单体之间的主动均衡管理。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变形和修改，这些变形和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。