连接拓扑动态可调的电池组及其实现方法技术

本发明专利技术揭示了一种连接拓扑动态可调的电池组及其实现方法，包括由多个电池单体排列组成的电芯组和电池管理系统，电池管理系统包括电池测控模块和均衡电路，还包括：开关矩阵；开关矩阵连接电池单体的两极；电池测控模块监测电池单体的电流、电压和温度信息进行检测并发送到所述电池管理系统；开关矩阵可调的将电流、电压和温度相近似的电池单体连成串或组，将电流、电压和温度差异较大的电池单体连成串或组连入均衡电路；电池单体连成组的形式包括先串联后并联、先并联后串联和串并联穿插结合。本发明专利技术通过开关矩阵，可以使相近的电池单体成串或成组，从而便于荷电状态的估算；仅对差别较大的电池单体均衡，减少了均衡器件的使用，减少了能量消耗。

Connected topological dynamic adjustable battery pack and its realizing method

The invention discloses a battery adjustable dynamic topology and its realization method, which is composed of a plurality of single battery composed of electric core group and battery management system, battery management system includes a control module and a battery equalization circuit, including: switch matrix; bipolar switch matrix connecting the battery monomer and detection; sent to the battery management system for battery and control module monitors the battery current, voltage and temperature of the monomer; switch matrix adjustable current, voltage and temperature is similar to the single battery even clusters or groups, the battery current, voltage and temperature difference between monomers or even clusters connected group balanced circuit; form single battery into groups including series parallel, parallel series and series parallel combine. The present invention through the switch matrix, can make similar cell clusters or groups, in order to estimate the state of charge; only the difference in cell body balance, reduce the use of balancing device, reduce energy consumption.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到电池领域，特别涉及一种连接拓扑动态可调的电池组及其实现方法。
技术介绍
能源危机、环境污染严重是汽油车的弊端充分体现，因此电动汽车逐渐开始普及，而动力电池技术一直制约电动汽车的发展。因此，充分发挥单体电池的性能和提高电池组的使用寿命就一直是电动汽车电池管理的技术核心。电动汽车电池的荷电状态估算与电量均衡是电动汽车的关键技术，荷电状态估算的准确，可以为电动汽车驾驶员提供更准确的信息，给驾驶员带来更好的驾驶体验；电量均衡可以使电池组中电池单体的电量趋于一致，从而更好地发挥电池单体的性能。目前，电动汽车的电池组一般都使用固定的连接方式，电池单体一旦被装入电池组，其在电池组中的位置便已固定，想要重新排列电池需要采用人工的手段将电池重排列。随着电池组的使用，原本分选好的电池单体的不一致性会变大，荷电状态的估算难度增大。同时，对于电池均衡，每个电池单体都要接入到均衡系统中，使均衡电路更加复杂。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种可调使荷电状态的估算更准确且均衡电路更简单的连接拓扑动态可调的电池组。本专利技术提出一种连接拓扑动态可调的电池组，包括一个或多个由多个电池单体排列组成的电芯组、连接一个或多个电芯组中电池单体的开关矩阵和连接一个或多个开关矩阵的电池管理系统；电池管理系统包括电池测控模块和均衡电路；电池测控模块监测电池单体的电流、电压和温度信息；电池管理系统根据电池测控模块监测所述电池单体的电流、电压和温度信息通过比较得到设定数量的电流、电压和温度最接近的和电流、电压和温度差异较大的电池单体；根据设定的数量，控制开关矩阵的相应开关的闭合与断开，将电流、电压和温度相近的电池单体连成串或组，并将其余电流、电压和温度差异较大的电池单体连成串或组连入均衡电路。进一步地，电池测控模块包括电压传感器、温度传感器和高精度电流传感器。进一步地，开关矩阵设有一个或多个；当开关矩阵为多个时，多个开关矩阵分别连接电池管理系统。进一步地，还包括检测开关；检测开关收到开启信号时闭合，电池管理系统根据电池测控模块监测电池单体的电流、电压和温度信息通过比较得到设定数量的电流、电压和温度最接近的和电流、电压和温度差异较大的电池单体；电池管理系统开始根据设定的数量，控制开关矩阵的相应开关的闭合与断开，将电流、电压和温度相近的电池单体连成串或组；并将其余电流、电压和温度差异较大的电池单体连成串或组连入均衡电路；电池管理系统在完成对开关矩阵的控制后发送断开信号到检测开关，检测开关收到断开信号后断开。进一步地，电池单体连成组的形式包括先串联后并联、先并联后串联和串并联穿插结合；串并联穿插结合即为先串联后并联时串联中带有并联的电池单体，或者，在先并联后串联时有电池单体与成串的电池单体并联。本专利技术还包括连接拓扑动态可调的电池组的实现方法，连接拓扑动态可调的电池组，包括一个或多个由多个电池单体排列组成的电芯组、连接一个或多个电芯组中电池单体的开关矩阵和连接一个或多个开关矩阵的电池管理系统；电池管理系统包括电池测控模块和均衡电路；连接拓扑动态可调的电池组的实现方法包括如下步骤：电池管理系统根据电池测控模块监测电池单体的电流、电压和温度信息通过比较得到设定数量的电流、电压和温度最接近的电池单体和电流、电压和温度差异较大的电池单体；电池管理系统控制开关矩阵的相应开关的闭合与断开，将设定数量的电流、电压和温度相近的电池单体连成串或组，将其余电流、电压和温度差异较大的电池单体连成串或组连入均衡电路；电池单体连成组的形式包括先串联后并联、先并联后串联和串并联穿插结合。进一步地，电池测控模块包括电压传感器、温度传感器和高精度电流传感器。进一步地，开关矩阵设有一个或多个；当开关矩阵为多个时，多个开关矩阵分别连接电池管理系统。进一步地，连接拓扑动态可调的电池组还包括检测开关；检测开关收到开启信号时闭合，电池管理系统根据电池测控模块监测电池单体的电流、电压和温度信息通过比较得到设定数量的电流、电压和温度最接近的和电流、电压和温度差异较大的电池单体；电池管理系统开始根据设定的数量，控制开关矩阵的相应开关的闭合与断开，将电流、电压和温度相近的电池单体连成串或组，并将其余电流、电压和温度差异较大的电池单体连成串或组连入均衡电路；电池管理系统在完成对开关矩阵的控制后发送断开信号到检测开关，检测开关收到断开信号后断开。进一步地，电池单体连成组的形式包括先串联后并联、先并联后串联和串并联穿插结合；串并联穿插结合即为先串联后并联时串联中带有并联的电池单体，或者，在先并联后串联时有电池单体与成串的电池单体并联。本专利技术通过电池管理系统控制开关矩阵，可以使容量、内阻、电压相近的电池单体成串或成组，便于选取电池组中有代表性的一些电池单体，从而便于荷电状态的估算，荷电状态的估算更准确；剩余的容量、内阻、电压差别较大的电池单体成串或成组，并通过电池管理系统中的均衡电路使其趋于一致，仅对特性差别较大的电池单体进行均衡，减少了均衡器件的使用，减少了能量消耗，简化了均衡电路，能够更好地发挥电池单体的性能。附图说明图1是本专利技术连接拓扑动态可调的电池组一种实施方式中电池管理系统、开关矩阵和电池组的连接关系示意图；图2是本专利技术连接拓扑动态可调的电池组的工作原理示意图图3是本专利技术连接拓扑动态可调的电池组的实现方法的步骤流程示意图。图4是本专利技术连接拓扑动态可调的电池组另一种实施方式中电池管理系统、开关矩阵和电池组的连接关系示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1-2，一种连接拓扑动态可调的电池组，包括两个由多个电池单体3排列组成的电芯组4和电池管理系统1，电池管理系统1包括电池测控模块11和均衡电路12，还包括一个开关矩阵2；开关矩阵2连接两个电芯组4中电池单体3的两极，电芯组4由多个电池单体3排列组成。开关矩阵2受控于电池管理系统1；电池测控模块11监测电池单体3的电流、电压和温度信息进行检测并发送到电池管理系统1；开关矩阵2按照设定数量的将经过比较后确定的电流、电压和温度最接近的电池单体3连成串或组；同时，将其余的电流、电压和温度差异较大的电池单体3连成串或组连入均衡电路12。通过电池管理系统1控制开关矩阵2，可以使容量、内阻、电压相近的电池单体3成串或成组，便于选取电池组中有代表性的一些电池单体3，从而便于荷电状态的估算，荷电状态的估算更准确，当连接拓扑动态可调的电池组用于汽车上时，客户驾车体验更好；剩余的容量、内阻、电压差别较大的电池单体3成串或成组，并通过电池管理系统1中的均衡电路12使其趋于一致，仅对特性差别较大的电池单体3进行均衡，减少了均衡器件的使用，减少了能量消耗，简化了均衡电路12，能够更好地发挥电池单体3的性能。电池单体3连成组的形式包括先串联后并联、先并联后串联和串并联穿插结合。电池单体3连成组的形式包括先串联后并联、先并联后串联和串并联穿插结合；串并联穿插结合即为先串联后并联时串联中带有并联的电池单体3，或者，在先并联后串联时有电池单体3与成串的电池单体3并联。例如，100个电池单体3可以串成10串后并联，或者每4个并联后串联成1串，再或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接拓扑动态可调的电池组，其特征在于，包括一个或多个由多个电池单体排列组成的电芯组、连接一个或多个所述电芯组中电池单体的开关矩阵和连接一个或多个开关矩阵的电池管理系统；所述电池管理系统包括电池测控模块和均衡电路；所述电池测控模块监测所述电池单体的电流、电压和温度信息；所述电池管理系统根据电池测控模块监测所述电池单体的电流、电压和温度信息通过比较得到设定数量的电流、电压和温度最接近的和电流、电压和温度差异较大的所述电池单体；根据设定的数量，控制所述开关矩阵的相应开关的闭合与断开，将电流、电压和温度相近的所述电池单体连成串或组，并将其余电流、电压和温度差异较大的所述电池单体连成串或组连入所述均衡电路。

【技术特征摘要】
1.一种连接拓扑动态可调的电池组，其特征在于，包括一个或多个由多个电池单体排列组成的电芯组、连接一个或多个所述电芯组中电池单体的开关矩阵和连接一个或多个开关矩阵的电池管理系统；所述电池管理系统包括电池测控模块和均衡电路；所述电池测控模块监测所述电池单体的电流、电压和温度信息；所述电池管理系统根据电池测控模块监测所述电池单体的电流、电压和温度信息通过比较得到设定数量的电流、电压和温度最接近的和电流、电压和温度差异较大的所述电池单体；根据设定的数量，控制所述开关矩阵的相应开关的闭合与断开，将电流、电压和温度相近的所述电池单体连成串或组，并将其余电流、电压和温度差异较大的所述电池单体连成串或组连入所述均衡电路。2.根据权利要求1所述的连接拓扑动态可调的电池组，其特征在于，所述电池测控模块包括电压传感器、温度传感器和高精度电流传感器。3.根据权利要求2所述的连接拓扑动态可调的电池组，其特征在于，所述开关矩阵设有一个或多个；当开关矩阵为多个时，所述多个开关矩阵分别连接所述电池管理系统。4.根据权利要求3所述的连接拓扑动态可调的电池组，其特征在于，还包括检测开关；所述检测开关收到开启信号时闭合，所述电池管理系统根据电池测控模块监测所述电池单体的电流、电压和温度信息通过比较得到设定数量的电流、电压和温度最接近的和电流、电压和温度差异较大的所述电池单体；所述电池管理系统开始根据设定的数量，控制所述开关矩阵的相应开关的闭合与断开，将电流、电压和温度相近的所述电池单体连成串或组，并将其余电流、电压和温度差异较大的所述电池单体连成串或组连入所述均衡电路；所述电池管理系统在完成对所述开关矩阵的控制后发送断开信号到所述检测开关，所述检测开关收到断开信号后断开。5.根据权利要求4所述的连接拓扑动态可调的电池组，其特征在于，所述电池单体连成组的形式包括先串联后并联、先并联后串联和串并联穿插结合；所述串并联穿插结合即为先串联后并联时串联中带有并联的电池单体，或者，在先并联后串联时有电池单体与成串的电池单体并联。6.一种连接拓扑动态可调的电池组的实现方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏必忠，孙震，田勇，王明旺，王威，孙威，徐智慧，赖勇智，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44