一种多并联动力电池间均衡电路及均衡方法与流程

1.本发明属于电池技术与应用领域，涉及一种多并联动力电池间均衡电路及均衡方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车大力推广应用，车辆使用场景越来越多。随着用途对续航里程、对充电效率的需求不断提升，对重型商用车而言，提升电池系统电压及加大电池容量为主要手段；通过电池包单簇多串联电芯，电池系统多并联电池包实现动力电池系统电压和电量的升高。生产制造和使用过程的差异性，造成了动力电池单体天然存在不一致性。单体的不一致，传导至动力电池包，带来动力电池包容量的损失，进而造成寿命的下降，并且，随着时间的推移，在温度和振动等因素影响下，一致性进一步恶化。为了解决这一问题，普遍的做法是通过电池管理系统对电芯实施均衡。
3.然而，现有技术主要是通过平衡单体单芯达到主动均衡的目的；在实际应用过程实现难度大，控制策略复杂，且具有一定的局限性；动力系统间如因电芯一致性或电芯差异导致电池簇之间压差，会导致充电不均衡以及放电能力不足。例如，现有技术cn107306039a涉及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。该现有技术电池包之间属于强并方案，如电池包间压差偏大，由于低压单簇动力电池无法释放电能，可能导致动力系统放电能力不足，无法满足整车动力需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种多并联动力电池间均衡电路及均衡方法，通过动力电池主动均衡的方案及策略保证多并联动力系统间的均衡，直接提高动力电池的使用寿命及充放电能力，间接提升客户满意度。
5.为达到以上目的，本发明提供一种多并联动力电池间均衡电路，包括：多个电池包、配电盒、电机控制器以及其他负载，每个所述电池包的两极均通过所述配电盒与电机控制器连接，且每个所述电池包的两极均通过所述配电盒与其他负载连接；
6.所述电池包包括多个串联电芯、与所述串联电芯正极连接的主正继电器k1、与所述串联电芯负极连接的霍尔传感器和主负继电器k3，还包括预充回路，其中，所述预充回路与所述主正继电器k1并联连接。
7.进一步的，所述电池包还包括电池维修开关保险f1。
8.进一步的，还包括负载保险f2。
9.进一步的，所述预充回路包括串联连接的预充继电器k2和预充电阻r1。
10.进一步的，设定电池包为1～n，判定初始由电池包1进行预充，如有问题则逐步根据电池包顺序进行设定作为整车预充功能的电池包，其余电池包的预充回路仅作为均衡时使用。
11.本发明还提供了一种多并联动力电池间均衡电路的均衡方法，步骤如下：
12.s1:根据策略判定高电压电池包和低电压电池包，获得首先均衡的两个电池包；
13.s2:吸合所述两个电池包的主负继电器以及低电压电池包的主正继电器；
14.s3:闭合高电压电池包的预充继电器；
15.s4:完成所述两个电池包均衡后，断开主负继电器、主正继电器及预充继电器。
16.进一步的，步骤s1中整车在收到上电指令后，检测各电池包电压，判定各电池包电压值。
17.进一步的，步骤s1中如某一电池包异常，则通过断开主正、主负继电器进行隔离，并将故障以声光报警的方式告知用户。
18.进一步的，步骤s1中如不需车辆运行则进行维修；如需车辆运行，则进行下一步动作：计算各电池包平均电压，计算系统间压差，根据估算的电池容量差异计算每个均衡对象所需的均衡时间并记录。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明设计一种多并联动力电池间均衡电路及均衡方法，实现了多并联电池簇间的均衡，同时可以实现多并连动力电池簇的独立预充及隔离切断，降低因单簇电池包问题导致整车无法运行。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为现有技术的并联动力电池间均衡电路示意图；
23.图2为本发明实施例的多并联动力电池间均衡电路示意图；
24.图3为本发明实施例的多并联动力电池隔离切断保护流程图。
具体实施方式
25.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
26.参见图2所示，本发明实施例提供一种多并联动力电池间均衡电路，包括：多个电池包1～n+1、配电盒pdu、电机控制器mcu以及其他负载，每个所述电池包的两极均通过所述配电盒与电机控制器连接，且每个所述电池包的两极均通过所述配电盒与其他负载连接；所述电池包包括多个串联电芯、与所述串联电芯正极连接的主正继电器k1、与所述串联电芯负极连接的霍尔传感器和主负继电器k3，还包括预充回路，其中，所述预充回路与所述主正继电器k1并联连接。
27.在图1-2中，c1-cx：电芯，k1：电池包主继电器，k2：预充继电器，k3：主负继电器，f1：电池维修开关保险，f2：负载保险，霍尔：霍尔传感器，pdu：配电盒，r1：预充电阻，mcu：电
机控制器，k2及r1组成预充回路。
28.在本发明可选的实施方式中，所述电池包还包括电池维修开关保险f1。
29.在本发明可选的实施方式中，还包括负载保险f2。
30.在本发明可选的实施方式中，所述预充回路包括串联连接的预充继电器k2和预充电阻r1。
31.在本发明可选的实施方式中，设定电池包为1～n，判定初始由电池包1进行预充，如有问题则逐步根据电池包顺序进行设定作为整车预充功能的电池包，其余电池包的预充回路仅作为均衡时使用。
32.本发明在并联单簇动力系统中增加主动均衡电路(通过继电器、电阻)，实现电池簇间的均衡。
33.预充功能时：闭合电池系统中的主负k3及电池包1中的预充继电器k2，预充完成后吸合电池包中的k3(此处电池系统是指所有电池包)；如电池包1中预充有故障则按时序判定后续单簇电池包的预充功能；整个电池系统中仅需通过任一电池簇完成预充即可；预充完成后，吸合主正继电器、断开预充继电器；
34.均衡功能时：根据策略判定首先均衡的两组电池簇，电池包x为高电压电池簇、电池包y为低电压电池簇；首先吸合两电池簇的主负k3、然后闭合电池包x的预充k2，由于r1较大，动力电池簇间的压差较小，电流极小，不会对电池造成冲击；均衡完成后，断开主负及预充继电器。
35.参见图3所示，本发明实施例还提供一种多并联动力电池间均衡电路的均衡方法，步骤如下：s1:根据策略判定高电压电池包和低电压电池包，获得首先均衡的两个电池包；s2:吸合所述两个电池包的主负继电器以及低电压电池包的主正继电器；s3:闭合高电压电池包的预充继电器；s4:完成所述两个电池包均衡后，断开主负继电器、主正继电器及预充继电器。可以理解的是，步骤s2、s3中的任何继电器开关顺序可以进行调换，不影响本发明均衡功能的实现。根据本发明的均衡方法，操作人员可根据需要选择所需均衡电池包的数量，可在任意几个或所有电池包均衡后停止。
36.在本发明可选的实施方式中，步骤s1中整车在收到上电指令后，检测各电池包电压，判定各电池包电压值。
37.在本发明可选的实施方式中，步骤s1中如某一电池包异常，则通过断开主正、主负继电器进行隔离，并将故障以声光报警的方式告知用户。
38.在本发明可选的实施方式中，步骤s1中如不需车辆运行则进行维修；如需车辆运行，则进行下一步动作：计算各电池包平均电压，计算系统间压差，根据估算的电池容量差异计算每个均衡对象所需的均衡时间并记录。
39.整车在收到上电指令后，检测各电池簇系统电压，判定各系统电压值，如某一动力电池异常，则通过断开主正、主负继电器进行隔离，并将故障以声光报警的方式告知用户，如可以则进行维修；如需运行一段距离，则进行下一步动作：计算各动力系统平均电压，计算系统间压差，估算的电池容量差异计算每个均衡对象所需的均衡时间并记录。
40.动力系统单簇电池除具有均衡功能外，具有给整车预充的能力；设定电池簇为1～n；判定初始由电池簇1进行预充；如有问题则逐步根据电池簇顺序进行设定作为整车预充功能的电池簇；其余电池簇的预充回路仅作为均衡时使用。
41.根据本发明的多并联动力电池间均衡电路及均衡方法，实现了多并联电池簇间的均衡，同时可以实现多并连动力电池簇的独立预充及隔离切断，降低因单簇电池包问题导致整车无法运行。本方案通过动力电池主动均衡的方案及策略保证多并联动力系统间的均衡，直接提高动力电池的使用寿命及充放电能力，间接提升客户满意度。
42.上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。