一种电池组主被动一体式均衡系统的制作方法

本发明涉及电池系统均衡管理技术领域，尤其是涉及一种电池组主被动一体式均衡系统。

背景技术：

锂电池系统在电动汽车和电力储能等领域应用广泛，而锂电池系统内部由多个电池经过串并联组合而成，由于锂电池的生产工艺、应用及存储环境等原因，均会造成电池的不一致性，而随着时间推移，不一致性将加剧，甚至导致整组电芯失效。因此对锂电池均衡技术的研究，可以延长电池系统的使用寿命，对提高产品性能具有重要的意义。

传统的均衡方式大致包含主动均衡与被动均衡两种，主动均衡主要是通过能量搬移或能量补充实现均衡的目的，被动均衡通过均衡电阻消耗能量来实现。但是，两种均衡方式均有一定的局限性，被动均衡对一低多高，主动均衡对一高多低的均衡模型效果均不理想。而且均衡方法的算法都存在或大或小的误差，且随着时间的推移，电芯老化，算法模型误差将会累积增加，不一致性进一步扩大，使均衡效果降低。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电池组主被动一体式均衡系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电池组主被动一体式均衡系统，包括多个均衡机构、主控机构、总控机构和云平台，每个均衡机构连接在电池组中单个电池的两端，多个均衡机构连接一个主控机构，多个主控机构连接一个总控机构，总控机构连接云平台，其中，

所述的主控机构包括：数据接收单元，用于接收电池组的采集信号；第一计算单元，用于根据采集信号计算出当前的最佳均衡方法；传输单元，用于传输均衡命令至均衡机构；

所述的总控机构包括：判断模块，用于判断是否需要进行人工维护；执行模块，当判断模块判断需要进行人工维护时响应，用于启动云平台，并且根据输入信息调整第一计算单元内均衡方法的计算方式。

进一步地，所述的判断模块中，当连续两次采集信号的误差大于预先设定的阈值后，判断为需要进行人工维护。

进一步地，所述的均衡机构包括主动均衡模块、被动均衡模块和信号采集模块，所述的信号采集模块连接主控机构，并且与单个电池的电芯连接，用于采集电芯信息，所述的主动均衡模块连接单个电池的两端和主控机构，所述的被动均衡模块连接单个电池的两端和主控机构。

进一步地，所述的被动均衡模块包括多条均衡支路，每条均衡支路至少包括一个均衡开关和一个均衡电阻。

进一步地，所述的主动均衡模块包括至少一个dc-dc单元，每个dc-dc单元均连接外部电源并且至少连接一个均衡开关。

进一步地，所述的均衡开关均使用mos管。

进一步地，所述的云平台包括通知单元，显示单元、输入单元和网络传输单元，所述的通知单元、显示单元和输入单元通过网络传输单元连接总控机构。

进一步地，所述的云平台和总控机构通过无线网络连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过云平台、主控机构和总控机构，当电池老化，均衡算法模型误差增加时，能够及时地提醒维护人员对均衡系统进行优化和调整，根据当前电池情况提供最优的均衡策略并运行；同时，维护人员可以通过云平台实现远程的操作，节省维护人员携带维护设备到现场带来的售后成本，使得锂电池的维护更加方便、便捷，具有较高的经济性。

2、本发明通过主被动一体式均衡模式，兼容主被动两种均衡方式，将单一均衡方式的优缺点进行互补，提高了均衡的效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为主动均衡模块的电路示意图；

图3为被动均衡模块的电路示意图；

附图标记：1、主动均衡模块，2、电池组，3、被动均衡模块，4、主控机构，5、总控机构，6、云平台，101、dc-dc单元，102、均衡开关，301、被动均衡电阻。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1～图3所示，本实施例提供了一种电池组主被动一体式均衡系统。一般情况下该均衡系统包括多个均衡机构(均衡机构的数量由电池组2的数量决定)、主控机构4、总控机构5和云平台6，每个均衡机构连接在所均衡的电池组2中单个电池的两端，多个均衡机构连接一个主控机构4，多个主控机构4连接一个总控机构5，连接方式均采用can通信线连接。本实施例中电池组2采用锂电池组，电池组2的数量为4个，因此均衡机构的数量为4个，每2个均衡机构连接一个主控机构4，2个主控机构连接一个总控机构5。总控机构5通过无线网络如gprs、wlan等方式连接云平台6。

均衡机构包括主动均衡模块1、被动均衡模块3和信号采集模块(图中未示出)。信号采集模块连接主控机构4，并且与单个电池的电芯连接，用于采集电芯信息。主动均衡模块1连接单个电池的两端和主控机构4。被动均衡模块3同样连接单个电池的两端和主控机构4。主动均衡模块1一般包括至少一个dc-dc单元101，每个dc-dc单元101的输入端与外部的电源线相连，并且dc-dc单元101至少连接一个均衡开关102，本实施例中，dc-dc单元101为2个，每个dc-dc单元101连接2个均衡开关102，并且通过均衡开关102连接在单个电池的两端。被动均衡模块3一般包括多条均衡支路，每个均衡支路至少包括一个均衡开关102和一个被动均衡电阻301，本实施例中，被动均衡模块3具有2条均衡支路，每条均衡支路串联一个均衡开关102和一个被动均衡电阻301。主动均衡模块1和被动均衡模块3的均衡开关102均使用mos管。

主控机构4配备固化的主动均衡、被动均衡处理策略，包括：数据接收单元，用于接收电池组2的采集信号；第一计算单元，用于根据采集信号计算出当前的最佳均衡方法；传输单元，用于传输均衡命令至均衡机构。

总控机构5包括：判断模块，用于判断是否需要进行人工维护，当连续两次采集信号的误差大于预先设定的阈值后，判断为需要进行人工维护；执行模块，当判断模块判断需要进行人工维护时响应，用于启动云平台6，并且根据输入信息调整第一计算单元内均衡方法的计算方式。

在另一实施例中，主控机构4和总控机构5根据系统大小进行合并，集成为一个机构。

云平台6包括通知单元，显示单元、输入单元和网络传输单元，所述的通知单元、显示单元和输入单元通过网络传输单元连接总控机构5。本实施例的显示单元为电脑显示器，输入单元为台式电脑，通过软件弹窗等方式提醒维护人员进行维护。此外，云平台6采用友好的人机交互界面，可以通过信息界面获取足够的电池系统数据，同时，通过配备配置界面可以进行相关参数、控制命令的写入，使系统按照当前人工模式运行。

本实施例的工作过程包括智能控制均衡和人工维护两种：

智能控制均衡(默认模式)：采集模块采集单个电池电芯的电压、温度信息，并通过can通信线上传至主控机构4。主控机构4结合采集的如总电流等信息，计算出当前的最佳均衡方方法，并通过can总线将均衡命令下达被动均衡模块3或主动均衡模块1。若当前需要开启被动均衡，被动均衡模块3闭合(默认状态是断开)需均衡电芯的均衡开关102，利用被动均衡电阻301消耗当前电芯的能量，从而实现被动均衡。若当前需要开启主动均衡，主动均衡模块1闭合(默认状态是断开)所需均衡电芯的均衡开关102，通过dc-dc单元101及外部电源对需均衡的电芯补电，从而实现主动均衡。

人工维护(人工配置模式)：当总控机构5判断需要人工维护时，系统进入人工配置模式，云平台6对维护人员进行提示，维护人员可远程或本地通过人机交互界面将系统配置为人工维护模式，当处于该模式时，系统自动关闭智能均衡算法。维护人员通过人机交互界面读出当前的电芯数据，结合系统运行时间，再通过电芯维护手册等方法计算出当前的均衡方案(或制作一个算法工具，将相关信息输入，自动得出均衡方案，该方案远比智能算法复杂，嵌入式控制器硬件资源不适合植入)。维护人员将均衡的方案通过人机交互界面设置完成，并下发命令，该命令通过无线网络通信下发至总控机构5，总控机构5再将信息发送至主控机构4，改变第一计算单元内均衡方法的计算方式。然后退出人工维护，重新进入默认模式，主控机构4将按照调整后的均衡方式继续对电池组2进行均衡和优化。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。