电动汽车电池模块均衡系统及均衡方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池均衡技术领域，更具体的涉及一种电动汽车电池模块均衡系统及均衡方法。
【背景技术】
[0002]电动汽车的电池包需要储存较大的电量，因此电池包通常由成百甚至上千个电池单体构成，其构成方式往往是将数十个至几十个电池单体通过并联、串联构成一个电池模块，再将多个电池模块组合起来而构成一个电池包。然而，采用这种方式设置的电池包存在一个亟待解决的问题:即电池包内多个电池模块的均衡问题。在电池包的应用过程中，不仅电池模块内的单体电池会因为出厂时工艺及老化程度不一致等因素导致单体电池的容量与内阻出现不一致，而且电池模块与电池模块之间也会出现电池模块的容量与内阻不一致，且随着使用时间的增长，在电池包的内部环境温度不均匀的情况下，单体电池以及电池模块之间的差别会越来越大。目前，解决每个电池模块内的单体电池的均衡系统及方法有很多，但大部分未实现电池模块之间的均衡，即未实现电池模块对电池模块的能量转移，而由于电动汽车电池包的能量有限，因此电池模块的不平衡度也将极大地影响电池包的使用寿命和电动汽车的续航里程。
[0003]中国专利号为2013200068719.X、发明名称为“电池模块均衡装置和电池包”的专利申请公开了一种电池模块均衡装置，包括主控芯片、第一信号传输通道、第二信号传输通道、多个电池信息采样装置以及多个电池均衡装置。然而该电池模块均衡装置可以实现电池模块之间的均衡，但其需要两个信号传输通道，增加了实施的复杂度和系统成本，此外，电池平衡装置和电池信息采样装置分开，也增加了电池包的体积以及线束数量，同时增加了成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种实施复杂度低、电池包体积小、线束数量少且成本较低的电动汽车电池模块均衡系统，实现电动汽车电池模块快速而高效均衡，增加电动汽车的电池包使用寿命和电动汽车的续航里程。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车电池模块均衡系统，包括电池包管理模块、蓄电池模块以及至少两个串联连接的电池模块，每一所述电池模块包括由至少两个单体电池串联组成的电池组和电池管理模块，所述电池管理模块与所述电池组连接以采集所述电池组中各所述单体电池的性能参数并进行计算处理，所述电池管理模块通过通信总线与所述电池包管理模块连接以将处理结果上传至所述电池包管理模块，且所述电池管理模块通过能量总线与所述蓄电池模块连接，所述电池包管理模块根据所述处理结果判断所述电池模块是否满足组间均衡启动条件并在判断结果为是时启动所述电池模块与所述蓄电池模块之间的能量均衡。
[0006]与现有技术相比，本发明电动汽车电池模块均衡系统中的电池管理模块与电池组、蓄电池模块以及电池包管理模块连接，电池管理模块用于采集电池组中各单体电池的性能参数并进行计算处理、将处理结果上传至电池包管理模块以及根据电池包管理模块的判断结果启动电池模块与蓄电池模块之间的能量均衡；由于本发明中只需要一个信号传输通道，因此降低了实施的复杂度和系统成本，同时电池管理模块综合了信息采集以及组间均衡功能，从而减小了电池包的体积以及线束数量，降低了成本，且实现了电动汽车电池模块快速而高效均衡，增加了电动汽车的电池包使用寿命和电动汽车的续航里程。
[0007]较佳地，所述电池管理模块包括:
[0008]信息采集单元，与所述电池组连接，用于采集每一所述单体电池的性能参数并将所述性能参数传递至所述处理单元；
[0009]通信单元，与处理单元以及所述电池包管理模块连接；
[0010]处理单元，根据所述性能参数进行计算处理并将处理结果通过所述通信单元传递至所述电池包管理模块，所述电池包管理模块根据所述处理结果判断所述电池模块是否满足组间均衡启动条件，并在判断结果为是时发送组间均衡控制信息至所述处理单元，所述处理单元根据所述组间均衡控制信息发送组间均衡控制信号至组间均衡单元；以及
[0011]组间均衡单元，用于根据所述组间均衡控制信号启动所述蓄电池模块与所述电池组之间的能量均衡。
[0012]较佳地，所述性能参数包括所述单体电池的电压信息和温度信息，所述处理结果包括所述单体电池的电池容量和电池剩余容量以及所述电池组的平均电压值。
[0013]较佳地，所述组间均衡启动条件为:
[0014]各个所述电池模块的所述平均电压值均大于或等于预设的组间均衡启动电压阈值，且各个所述平均电压值中的最大平均电压值与最小平均电压值之差大于或等于预设的组间均衡启动差值。
[0015]较佳地，当各个所述电池模块的所述平均电压值均大于或等于预设的组间均衡启动电压阈值，且各个所述平均电压值中的最大平均电压值与最小平均电压值之差大于或等于预设的组间均衡启动差值时，所述组间均衡单元将所述最大平均电压值所对应的所述电池组的能量转移至所述蓄电池模块，且将所述蓄电池模块的能量转移至所述最小平均电压值所对应的所述电池组。
[0016]较佳地，所述电池管理模块还包括:
[0017]组内均衡单元，与所述电池组以及所述处理单元连接，用于根据所述处理结果判断所述电池组是否满足组内均衡启动条件，并在判断结果为是时启动所述单体电池与所述电池组之间的能量转移。
[0018]较佳地，所述组内均衡启动条件为:
[0019]所述电池模块中各个所述单体电池所对应的电压值中的最小电压值大于或等于预设的组内均衡启动电压阈值，且各个所述单体电池所对应的电压值中的最大电压值与最小电压值之差大于或等于预设的组内均衡启动差值。
[0020]较佳地，所述通信单元为CAN总线通信，所述组间均衡单元为双向隔离的恒压恒流DC/DC单元，所述组内均衡单元为双向隔离的恒流DC/DC单元。
[0021]相应的，本发明提供了一种电动汽车电池模块均衡方法，包括以下步骤:
[0022]采集每一单体电池的性能参数；
[0023]根据所述性能参数进行计算处理以得到处理结果；
[0024]根据所述处理结果判断电池模块是否满足组间均衡启动条件；
[0025]当判断结果为是时，启动蓄电池模块与所述电池模块之间的能量转移直至所述电池模块不满足所述组间均衡启动条件。
[0026]较佳地，所述处理结果包括所述电池模块的平均电压值，所述组间均衡启动条件为:各个所述电池模块的所述平均电压值均大于或等于预设的组间均衡启动电压阈值，且各个所述平均电压值中的最大平均电压值与最小平均电压值之差大于或等于预设的组间均衡启动差值，且所述启动蓄电池模块与所述电池模块之间的能量均衡直至所述电池模块不满足所述组间均衡启动条件为将所述最大平均电压值所对应的所述电池组的能量转移至所述蓄电池模块，且将所述蓄电池模块的能量转移至所述最小平均电压值所对应的所述电池组。
[0027]通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
【附图说明】
[0028]图1为本发明电动汽车电池模块均衡系统一实施例的结构框图。
[0029]图2为本发明电动汽车电池模块均衡系统另一实施例的结构框图。
[0030]图3为本发明电动汽车电池模块均衡方法一实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0031]现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0032]请参考图1，本发明电动汽车电池模块均衡系统100包括电池包管理模块11、蓄电池模块1