一种新型锂电池组双层均衡控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例公开了一种新型锂电池组双层均衡控制装置，包括依次连接的电池状态监测电路、电池管理控制器和均衡控制电路，所述电池状态监测电路将监测数据发送给所述电池管理控制器，所述电池管理控制器将所述数据进行算法分析后，发送控制信号给所述均衡控制电路，来实现所述锂电池组中单体电池间的能量均衡。同时，所述均衡控制电路包括底层电感均衡电路和顶层电容均衡电路，所述底层电感均衡电路、用于锂电池组内单体电池间的能量转移；所述顶层电容均衡电路、用于锂电池组内电池单元之间的均衡，本实施例采用上、下层均衡电路协调动作，实现锂电池组任两单体电池间以及电池单元间能量的动态转移，提高了整个系统的均衡效率。

A new type of double balanced control device for lithium battery

The embodiment of the utility model discloses a control device of a new lithium battery double balanced, comprises a battery state monitoring circuit, battery management controller and balance control circuit, the battery state monitoring circuit monitoring data will be sent to the battery management control device, the battery management controller to the data algorithm after the analysis, sending a control signal to the control circuit to achieve balance, the energy balance in the lithium battery group cell. At the same time, the equalization control circuit comprises a bottom and top of the equalization circuit inductance capacitance balance circuit, the underlying inductance balanced circuit, for single battery lithium batteries in the energy transfer between the top layer; capacitor circuit, used in lithium batteries battery cell balancing, the embodiment of the upper and lower equilibrium the circuit of coordinated action, implementation of any two single battery and battery energy unit between the dynamic transfer of lithium batteries, improves the efficiency of the whole system equilibrium.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池组均衡
，特别是涉及一种新型锂电池组双层均衡控制装置。
技术介绍
为解决能源危机和环境污染这两个世界各国所面临的难题，新能源汽车在这种背景下应运而生，其中电动汽车由于具有行驶噪声小，排放废热少，结构简单，使用维护方便等一系列优点格外受到人们的关注。但是锂电池组单体电池电压和容量根本无法满足人们对于电动汽车的性能需求，因此需要将其串联为电池组为电动汽车提供能量。但锂电池组内单体电池间的不一致性依然普遍存在,锂电池的各个参数在生产过程中存在不同大小的差异，这些差异表现为锂电池内阻、容量、开路电压以及充放电电压平台等的不一致。随着锂电池在实际运行中充放电次数的增多，以及温度、自放电等各种因素的影响，这些差异将不断扩大，使得锂电池组电池间的性能差异越来越大，导致电池组中单体电池过充、过放现象，电池组中各单体电池的衰减速度不一致，串联锂电池组的容量由组内最低的单体电池容量决定，故一旦有某个电池出现深度放电，整个电池组就必须停止工作，同样，一旦有某个电池出现过度充电，充电过程也要立即停止，最终导致电池组的使用寿命急剧缩短。为了实现锂电池组内各节锂电池的输出电压均衡，现有技术中，通常在电池组内单体电池上并联电阻以消耗能量或者是通过继电器控制多路开关实现电压均衡。但是采用并联电阻的方式存在能量浪费及散热性差的问题；采用继电器网络均衡技术，需要变压器的二次绕组对每个单体电池单独充电，二次绕组的一致性需要严格控制，但电感绕组的一致性是非常难于控制，并且均衡的效率较低，不适合于大电流充电时的快速均衡，相邻电池电压差很小时，均衡时间将非常长。
技术实现思路
本技术实施例中提供了一种新型锂电池组双层均衡控制装置，以解决现有技术中的电压均衡方式存在均衡精度低以及效率低的问题。为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：本技术实施例提供了一种新型锂电池组双层均衡控制装置，包括电池状态监测电路、电池管理控制器和均衡控制电路，其中：所述电池状态监测电路的输入端与所述锂电池组相连接，用于采集所述锂电池组内每节单体电池的单体电压数据以及每个电池单元的单元电压数据，所述电池单元由两个或两个以上的单体电池串联形成；所述电池管理控制器的输入端与所述电池状态监测电路的输出端相连接，用于根据所述单体电压数据和所述单元电压数据，输出脉冲信号控制所述均衡控制电路中电力开关管的通断；所述均衡控制电路的输入端与所述电池管理控制器的输出端相连接、输出端与所述单体电池和所述电池单元相连接，用于根据所述脉冲信号接通或断开相应的充电或放电电路；所述均衡控制电路包括底层电感均衡电路和顶层电容均衡电路，所述底层电感均衡电路与所述单体电池相连接、用于均衡所述单体电池间的电压，所述顶层电容均衡电路与所述电池单元相连接、用于均衡所述电池单元间的电压。优选地，所述底层电感均衡电路由多个相同的电感均衡子电路组成，所述电感均衡子电路包括储能电感L、消磁电阻R、NMOS管和PMOS管，其中：所述NMOS管跨接在第一单体电池的两端，所述PMOS管跨接在第二单体电池的两端，所述第一单体电池和所述第二单体电池为两节相邻的电池；所述储能电感L的一端连接在所述NMOS管和所述PMOS管之间、另一端连接在所述第一单体电池和所述第二单体电池之间；所述消磁电阻R与所述储能电感L相并联；所述NMOS管和所述PMOS管上分别并联有一个电力场效应的二极管。优选地，所述顶层电容均衡电路包括储能电容、第一MOS管和第二MOS管，其中：所述储能电容的一侧分别通过所述第一MOS管与所述电池单元的正极相连接、另一侧分别通过所述第二MOS管与所述电池单元的负极相连接。优选地，所述顶层电容均衡电路还包括第一均衡电阻和第二均衡电阻，其中：所述第一均衡电阻串联在所述第一MOS管和所述电池单元的正极之间，所述第二均衡电阻串联在第二MOS管和所述电池单元的负极之间。优选地，所述装置还包括电池保护电路，其中：所述电池保护电路的输入端与所述电池管理控制器相连接、输出端与所述锂电池组相连接。优选地，所述储能电感L的电感值为8～12μH。优选地，所述消磁电阻R的阻值为15～25kΩ。优选地，所述储能电容的电容值为450～550μF。优选地，所述第一均衡电阻和所述第二均衡电阻的阻值均为1～3kΩ。由以上技术方案可见，本技术实施例提供的一种新型锂电池组双层均衡控制装置，包括依次连接的电池状态监测电路、电池管理控制器和均衡控制电路，所述电池状态监测电路将监测数据发送给所述电池管理控制器，所述电池管理控制器将所述数据进行算法分析后，发送控制信号给所述均衡控制电路，来实现所述锂电池组中单体电池间能量的精确均衡。所述均衡控制电路包括底层电感均衡电路和顶层电容均衡电路，所述底层电感均衡电路，以电感作为能量转移媒介，实现所述锂电池组内单体电池间的能量转移；所述顶层电容均衡电路顶，以飞渡电容作为均衡媒介，实现所述锂电池组内电池单元之间的均衡，本实施例简化了系统整体结构，从而大大降低实现成本，同时，本实施例采用上、下层均衡电路协调动作，实现锂电池组任两单体间以及电池单元间能量的动态转移，提高了整个系统均衡效率。附图说明为了更清楚地说明本技术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，对于本领域普通技术人员而言，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。图1为本技术实施例提供的一种新型锂电池组双层均衡控制装置的基本结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种均衡控制电路的基本结构示意图；图3为图2中的底层电感均衡电路的基本结构示意图；图4为图2中的顶层电容均衡电路的基本结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。参见图1，为本技术实施例提供的一种新型锂电池组双层均衡控制装置的基本结构示意图，用于锂电池组内的电压均衡控制，所述锂电池组还可以由若干个电池单元串联形成，每个所述电池单元包括三个串联的单体电池，当然，所述电池单元也可以由两个或两个以上的单体电池串联形成。所述均衡控制装置包括电池状态监测电路1、电池管理控制器2、均衡控制电路3、电池保护电路4和供电系统5，其中，电池管理控制器2包括数据处理芯片、数据采集接口、GIPO数据接口以及PWM信号输出接口，所述数据处理芯片采用STM32F103C8T6芯片。所述电池状态监测电路1的输入端与所述锂电池组相连接，用于采集所述锂电池组内每节单体电池的单体电压数据和所述电池单元的单元电压数据、以及均衡充放电时的电流和电池温度数据。所述电池管理控制器2的输入端与所述电池状态监测电路1的输出端相连接，用于根据所述单体电压数据和所述单元电压数据，输出PWM脉冲信号控制所述均衡控制电路3中电力开关管的通断、实现所述单体电池和所述电池单元间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型锂电池组双层均衡控制装置，用于锂电池组，其特征在于，包括电池状态监测电路、电池管理控制器和均衡控制电路，其中：所述电池状态监测电路的输入端与所述锂电池组相连接，用于采集所述锂电池组内每节单体电池的单体电压数据以及每个电池单元的单元电压数据，所述电池单元由两个或两个以上的单体电池串联形成；所述电池管理控制器的输入端与所述电池状态监测电路的输出端相连接，用于根据所述单体电压数据和所述单元电压数据，输出脉冲信号控制所述均衡控制电路中电力开关管的通断；所述均衡控制电路的输入端与所述电池管理控制器的输出端相连接、输出端与所述单体电池和所述电池单元相连接，用于根据所述脉冲信号接通或断开相应的充电或放电电路；所述均衡控制电路包括底层电感均衡电路和顶层电容均衡电路，所述底层电感均衡电路与所述单体电池相连接、用于均衡所述单体电池间的电压，所述顶层电容均衡电路与所述电池单元相连接、用于均衡所述电池单元间的电压。

【技术特征摘要】
2016.04.05 CN 20162027706551.一种新型锂电池组双层均衡控制装置，用于锂电池组，其特征在于，包括电池状态监测电路、电池管理控制器和均衡控制电路，其中：所述电池状态监测电路的输入端与所述锂电池组相连接，用于采集所述锂电池组内每节单体电池的单体电压数据以及每个电池单元的单元电压数据，所述电池单元由两个或两个以上的单体电池串联形成；所述电池管理控制器的输入端与所述电池状态监测电路的输出端相连接，用于根据所述单体电压数据和所述单元电压数据，输出脉冲信号控制所述均衡控制电路中电力开关管的通断；所述均衡控制电路的输入端与所述电池管理控制器的输出端相连接、输出端与所述单体电池和所述电池单元相连接，用于根据所述脉冲信号接通或断开相应的充电或放电电路；所述均衡控制电路包括底层电感均衡电路和顶层电容均衡电路，所述底层电感均衡电路与所述单体电池相连接、用于均衡所述单体电池间的电压，所述顶层电容均衡电路与所述电池单元相连接、用于均衡所述电池单元间的电压。2.根据权利要求1所述的新型锂电池组双层均衡控制装置，其特征在于，所述底层电感均衡电路由多个相同的电感均衡子电路组成，所述电感均衡子电路包括储能电感L、消磁电阻R、NMOS管和PMOS管，其中：所述NMOS管跨接在第一单体电池的两端，所述PMOS管跨接在第二单体电池的两端，所述第一单体电池和所述第二单体电池为两节相邻的电池；所述储能电感L的一端连接在所述NMOS管和所述PM...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳小明，万洪，田野，杜晓风，雍明阳，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川;51