电池均衡装置及其充放电均衡方法_2

文档序号:9690169阅读:来源:国知局
该自恢复保险丝串联在一起后连接于该均衡对象组的负极和该双向DC/DC变换器的该输入端的负极,该直流接触器的控制端子连接于该控制器的控制端子。
[0059]本发明进一步提供一种均衡对象组在充电过程中的均衡方法,其包括以下步骤:
[0060](a)设置一双向DC/DC变换器工作在充电模式;
[0061](b)依次采集N个均衡对象的电压,找出电压值最大的均衡对象,其中N大于等于2 ;
[0062](c)如果具有最大电压值的均衡对象的电压与其它均衡对象的平均电压的差值大于一个第一预设电压值,则进入步骤(d)设置具有最大电压的均衡对象与该双向DC/DC变换器的并联,该双向DC/DC变换器将具有最大电压的均衡对象的电能通过升压变换回馈给包括具有最大电压的均衡对象的该均衡对象组,对该均衡对象组进行充电;如果具有最大电压的均衡对象的电压与其它均衡对象的平均电压的差值不大于该第一预设电压值,则回到步骤(a);和
[0063](e)该均衡对象组进行充电一个第一第一均衡时间T1后,该控制器通过控制端子断开所有无触点开关,程序返回(a)。
[0064]其中在该步骤(b)中,即由该控制器依次控制每个均衡对象对应的一可控第一开关和一可控第二开关同时闭合,使该均衡对象与一采样电阻并联,通过该控制器的AD检测模块采集该采样电阻的电压作为该均衡对象的电压。
[0065]在该步骤(d)中,该控制器通过其控制端子将每个均衡对象对应的可控第一开关和可控第二开关断开,将具有最大电压的均衡对象对应的可控第一开关和可控第二开关闭合,并将均衡开关闭合,得以使电压值最大的均衡对象与该双向DC/DC变换器并联。
[0066]本发明进一步提供一种均衡对象组在放电过程中的均衡方法,包括以下步骤:
[0067](1)设置一双向DC/DC变换器工作在放电模式;
[0068](2)依次采集N个均衡对象的电压,找出电压最低的均衡对象,其中N大于等于2 ;
[0069](3)如果具有最低电压的均衡对象电压与所有其它均衡对象的平均电压的差值大于一个第二预设电压值,则进入步骤
[0070](4)设置具有最低电压的均衡对象与该双向DC/DC变换器并联,该双向DC/DC变换器将包括最低电压的均衡对象的该均衡对象组的电能通过降压变换回馈给具有最低电压的均衡对象,对具有最低电压的均衡对象进行充电;如果具有最低电压的均衡对象电压与所有其它均衡对象的平均电压的差值不大于该第二预设电压值,则回到步骤(1);和
[0071](5)对具有最低电压的均衡对象进行充电一个第二第二均衡时间T2后,控制器通过控制端子断开所有无触点开关,程序返回(1)。
[0072]其中在该步骤(2)中,即由一控制器依次控制每个均衡对象对应的一可控第一开关和一可控第二开关同时闭合,使该均衡对象与一采样电阻并联,通过该控制器的AD检测模块采集该采样电阻的电压作为该均衡对象的电压。
[0073]在该步骤(4)中,该控制器通过其控制端子将每个均衡对象对应的可控第一开关和可控第二开关断开,将最低电压值的均衡对象对应的可控第一开关和可控第二开关闭合,并将均衡开关闭合,得以使电压值最低的均衡对象与该双向DC/DC变换器并联。
[0074]当该双向DC/DC变换器的输出电流大于设定电流时,该双向DC/DC变换器输出进入限流模式;当该双向DC/DC变换器的输出电流小于设定值时,该双向DC/DC变换器的输出进入恒压模式,整个输出功率针对该一级电池组类似于该一级电池组充电器的恒流充电和恒压充电两个阶段。
[0075]通过对随后的描述和附图的理解,本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
[0076]本发明的这些和其它目的、特点和优势,通过下述的详细说明,附图和权利要求得以充分体现。
【附图说明】
[0077]图1为依本发明较佳实施例的电池系统被用于驱动一个电机时的电路示意图。
[0078]图2为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电路示意图。
[0079]图3为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电路示意图,其中该电池系统的电池均衡装置的均衡对象是单体电池。
[0080]图4为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电路示意图,其中该电池系统的电池均衡装置的均衡对象是一级电池组。
[0081]图5为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电路示意图,其中该电池系统的电池均衡装置的均衡对象是二级电池组。
[0082]图6为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电路示意图,其中该电池系统的电池均衡装置的均衡对象是三级电池组。
[0083]图7A为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电路示意图,其中该电池系统处在一个充电均衡状态,图中的箭头表示电池均衡装置中的均衡电流的流动方向。
[0084]图7B为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电路示意图,其中该电池系统处在一个放电均衡状态,图中的箭头表示电池均衡装置中的均衡电流的流动方向。
[0085]图8为依上述本发明较佳实施例的电池系统的电压检测器对均衡对象进行电压检测的电路不意图。
[0086]图9为依上述本发明较佳实施例的电池系统的控制单元与该电池系统的均衡单元、该电压检测单元和该双向DC/DC变换器的电路连接示意图。
[0087]图10为依本发明较佳实施例的电池系统的一种可选实施的电路示意图。
[0088]图11为依上述本发明较佳实施例较佳实施例的电池系统的可选实施的电路示意图,其中该电池系统的电池均衡装置的均衡对象是单体电池。
[0089]图12为依上述本发明较佳实施例的电池系统的可选实施的电路示意图,其中该电池系统的电池均衡装置的均衡对象是一级电池组。
[0090]图13为依上述本发明较佳实施例的电池系统的可选实施的电路示意图,其中该电池系统的电池均衡装置的均衡对象是二级电池组。
[0091]图14A为依上述本发明较佳实施例的电池系统的可选实施的电路示意图,其中该电池系统处在一个充电均衡状态,图中的箭头表示电池均衡装置中的均衡电流的流动方向。
[0092]图14B为依上述本发明较佳实施例的电池系统的可选实施的电路示意图,其中该电池系统处在一个放电均衡状态,图中的箭头表示电池均衡装置中的均衡电流的流动方向。
[0093]图15为依上述本发明较佳实施例较佳实施例的电池系统的可选实施的电力电子无触点开关的电路不意图。
[0094]图16为依上述本发明较佳实施例的用于电池系统的充电均衡方法流程图。
[0095]图17为依上述本发明较佳实施例的用于电池系统的放电均衡方法流程图。
【具体实施方式】
[0096]下述描述被揭露以使本领域技术人员可制造和使用本发明。下述描述中提供的较佳实施例仅作为对本领域技术人员显而易见的示例和修改,其并不构成对本发明范围的限制。下述描述中所定义的一般原理可不背离本发明精神和发明范围地应用于其它实施例、可选替代、修改、等同实施和应用。
[0097]参考附图之图1至图9,依本发明较佳实施例的电池系统被阐明,其中该电池系统可被用于电动汽车,其中该电池系统包括一个均衡对象组10和一个电池均衡装置20,其中该均衡对象组10包括多个均衡对象11,该电池均衡装置20分别与该均衡对象组10的每个均衡对象11可通电地相连接,其中该电池均衡装置20被设置能够分别实时检测该均衡对象组10中的每个均衡对象11的电压,且在充电时,如果该均衡对象组10中具有最大电压值的均衡对象11 (均衡对象llVmax)的电压值与该均衡对象组10的均衡对象11的电压平均值的电压差值大于一个第一预设电压值,则该电池均衡装置20能够利用具有最大电压值的均衡对象11的电能对整个均衡对象组10进行充电;和/或在放电时,如果该均衡对象组10的均衡对象11的电压平均值与该均衡对象组10中具有最小电压值的均衡对象11 (均衡对象llVmin)的电压值的电压差值大于一个第二预设电压值,则该电池均衡装置20能够利用该均衡对象组11的电能对具有最小电压值的均衡对象11进行充电。换句话说,在均衡对象组处于充电过程时,如果该均衡对象组10的某个均衡对象11的电压过高,则该电池均衡装置20能够利用该电压过高的均衡对象11的电能对整个均衡对象组10进行充电;在均衡对象组处于放电过程时,如果该均衡对象组10的某个均衡对象11的电压过低,则该电池均衡装置20能够利用整个均衡对象组10的电能对该电压过低的均衡对象11进行充电,从而防止在充电过程中,该均衡对象组10的某个均衡对象11被过早充电完毕,和防止在放电过程中,该均衡对象组10的某个均衡对象11被过早放电完全。优选地,该均衡对象组10的均衡对象11之间的连接方式为串联连接。
[0098]本领域技术人员可以理解,该均衡对象11可以是一个单体电池(如单体锂电池);也可以是多个单体电池组成的一级电池组(如一级锂电池组);或由多个一级电池组组成的二级电池组(如二级锂电池组);或由多个二级电池组组成的三级电池组(如三级锂电池组);或类似电池组或其组合。另外,组成上述一级电池组的该单体电池间的连接方式可以是串联,也可以是并联,甚至是串联和并联相结合的连接。同样地,组成上述二级电池组的该一级电池组间的连接方式可以是串联、并联或其组合的连接方式;组成上述三级电池组的该二级电池组间的连接方式可以是串联、并联或其组合的连接方式。依此类推,更高级电池组的连接方式如一级电池组的单体电池间连接方式。优选地,本发明电池系统的均衡对象组10的均衡对象11是单体电池或一级电池组。另外,当该电池系统的均衡对象组10的均衡对象11是一级电池组时,该一级电池组的单体电池间的连接方式优选串联或并联。更优选地,该电池系统的该均衡对象组10的每个均衡对象11为单体锂电池或一级锂电池组或其组合。最优选地,该一级锂电池组均由多个单体锂电池并联组成。如附图之图1所示,依本发明较佳实施例的该电池系统进一步包括一个驱动控制器30和一个电机40,其中该驱动控制器30分别与该电池系统的均衡对象组10和该电机40可通电地相连接,其中该电机40被设置以能够通过该驱动控制器30,在该电机40需要驱动机动车时,利用来自该均衡对象组10的电能,和在该电机40需要制动时,将电机40具有的动能转化为电能和通过该驱动控制器30将电能回馈给该均衡对象组10。因此,该电池系统可被用于电动汽车。优选地,该电池系统为锂电池系统。更优选地,该电池系统可被联合使用,如联合使用多个电池系统为电动汽车供能。本领域技术人员可知,该电池系统可被串联设置后为电动汽车的电机供能,也可被并联设置后为电动汽车供能。可选地,这些电池系统还可能分别设置以单独为该电动汽车供能。
[0099]如附图之图1所示,该电池系统的该均衡对象组10的一个输出端适于与该驱动控制器30,如电动汽车的电机驱动控制器可通电地相连接,其中该驱动控制器30与该电机40,如该电动汽车的电机可通电地相连接,以在需要输出电能给该电机40时,该驱动控制器30可将电池系统的能量变换给该电机40。优选地,当该电机40需要制动时,该驱动控制器30还可进一步将该电机40的能量回馈给该电池系统。
[0100]如附图之图2至图9所示,依本发明较佳实施例的该电池系统的该电池均衡装置20包括一个电压检测单元21、一个均衡单元22和一个第一控制模块23,其中该电压检测单元21和该均衡单元22分别与该第一控制模块23可通电地相连接,该电压检测单元21被设置能够实时检测该均衡对象组10中的各均衡对象11的电压,其中该第一控制模块23被设置以在充电时,如果该均衡对象组10中具有最大电压值的均衡对象11的电压值与该均衡对象组10的均衡对象11的电压平均值的电压差值大于该第一预设电压值,则该第一控制模块23能够控制该均衡单元22利用具有最大电压值的均衡对象11的电能对整个均衡对象组10进行充电;和/或在放电时,如果该均衡对象组10的均衡对象11的电压平均值与该均衡对象组10中具有最小电压值的均衡对象11的电压值的电压差值大于该第二预设电压值,则该第一控制模块23能够控制该均衡单元22利用该均衡对象组10的电能对具有最小电压值的均衡对象11进行充电。在一些实施例中,在该电池系统被充电时,该均衡对象组10中具有最大电压的均衡对象11可能不止一个,且这些具有最大电压的均衡对象11与剩余的均衡对象11的电压平均值的电压差值大于该第一预设电压值,则所有这些具有最大电压值的均衡对象11的电能在充电过程中均可能被用来对该均衡对象组10进行充电。在另一些实施例中,该均衡对象组10中可能存在某个均衡对象11的电压值不是最大,但其电压值与具有最大电压的均衡对象11的电压值的差值较小,且与除自身和具有最大电压的均衡对象11之外的其它均衡对象11的电压平均值的电压差值大于该第一预设电压值,则此与最大电压值的差值较小的均衡对象11也可以被视作具有最大电压值的均衡对象11,并能够和具有最大电压值的均衡对象11 一样,其电能在充电过程中被用来对该均衡对象组10进行充电。同样地,在一些实施例中,在该电池系统放电时,该均衡对象组10中具有最小电压的均衡对象11可能不止一个,且这些具有最小电压的均衡对象11与剩余的均衡对象11的电压平均值的电压差值大于该第二预设电压值,则在放电过程中,该均衡对象组10可能对所有这些具有最小电压值的均衡对象11进行充电。在另一些实施例中,该均衡对象组10中可能存在某个均衡对象11的电压值不是最小,但其电压值与具有最小电压的均衡对象11的电压值的差值较小,且与除自身和具有最小电压的均衡对象11之外的其它均衡对象11的电压平均值的电压差值大于该第二预设电压值,则此与最小电压值的差值较小的均衡对象11也可以被视作具有最小电压值的均衡对象11,并能够和具有最小电压值的均衡对象11 一样,在放电过程中,被该均衡对象组10充电。换句话说,在充电过程中,可被视作具有最大电压值的均衡对象11可不止一个;在放电过程中,可被视作具有最小电压值的均衡对象11也可以不止一个。
[0101]如附图之图2至图9所示,依本发明较佳实施例的该电池系统的该电池均衡装置20的该均衡单元22包括一个均衡模块221、一组第一均衡电路222和一个第二均衡电路223,其中该均衡模块221被设置能够选择性地在该电池系统充电时,实现一个升压转换和在该电池系统放电时,实现一个降压转换,如该均衡模块221可以是一个任何能够实现升压转换和降压转换的电路模块,如可能是一个双向DC/DC变换器,其中每个第一均衡电路222与该均衡模块221可通电地相连接,该
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