[发明专利]一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统。

背景技术

出于对能源和环境的考虑，电动汽车因其节能环保而得到快速发展。受目前电池制造技术水平的限制，单体锂电池在性能上还不能满足电动车领域的实际应用，组合成为现有技术条件下锂电池满足高功率高能量动力源要求的有效途径，一般采用串并联结合的方式对单体电池加以利用。但是这种组合除了对单体电池的性能指标提出了很高的要求外，同时往往会产生电池不一致的问题。电池的不一致是指同规格、同型号的电池在电压、内阻、容量、自放电率等方面存在参数差异的现象。电池的一致性问题直接决定了整组电池的使用性能，从而影响到电动汽车的动力性和续驶里程。

由于电池组一致性问题的存在，成组电池在可用容量和使用寿命等方面远不及单体电池，并且加大了对电池进行管理和控制的困难程度。实践表明，当电池组的一致性问题发展到个别电池发生容量大幅度减小、内阻显著提高等情况时，整组电池的性能会在短时间内快速恶化，从而使得整个电池组报废。所以电池组均衡管理技术作为解决电池组一致性问题的主要手段，对电池的成组使用有着至关重要的作用。

均衡电路作为实现均衡的硬件载体，直接关系到均衡实施的效果。目前均衡电路拓扑结构形式丰富多样，可以分为能量消耗型均衡和无损均衡两类。前者主要是指电阻放电式均衡方式，它通过在电池两端并联电阻对电池进行放电，消耗电池多余的能量来实现均衡目的，这种方法具有实现简单、成本低廉的优点，是早期主要的均衡方案，同时也存在能量浪费、散热处理、均衡时间长等问题。

无损均衡是指在不同电池间进行能量传递来实现均衡，目前也存在很多种的实现形式：如利用开关器件和大容量电容的组合实现在相邻电池之间传递能量，实现相互间的均衡方式。此外还有通过开关阵列选择向指定的电池充电，该方法的能量流动方向是固定的，即用整组电池的能量来补充能量低的单体电池来实现均衡。

目前的均衡系统存在难以验证、均衡电路灵活性差、能量浪费的不足之处.

发明内容

本发明所要解决的技术问题,就是提供一种可对单体电池与铅酸电池进行电流可控的双向能量交换，对单体电池进行充放电均衡，提高电池组效率的硬件电路.

解决上述技术问题,本发明采取的技术方案为：

一种电动汽车电池组的可控电流均衡系统，其特征是：包括上位机、至少一个均衡子系统、一铅酸电池；所述的均衡子系统由一个主控中继DSP模块及其分别连接控制的4个隔离均衡模块构成，主控中继DSP模块为DSP主控制器，功能是输出PWM控制信号控制各个隔离均衡模块充放电动作、收集各个隔离均衡模块对应的采集数据并完成与上位机之间的通信；所述的主控中继DSP模块经CAN总线连接上位机、各个隔离均衡模块一端的两个接头并联连接在铅酸电池两端而另一端的两个接头则接在电动汽车电池组的两端；所述的铅酸电池和各电动汽车电池组都接有电流电压采样电路，采样信号经隔离后都传送到主控中继DSP模块。

所述的主控中继DSP模块组成和连接关系为：单片机MCU经隔离后分别连接有CAN模块、电流检测模块和电压检测模块，还经ePWM并隔离后连接4个均衡模块，同时还外接指示灯、硬件看门狗和存储器，另有供电电源经电源变换后给单片机MCU供电，CAN模块发送BMS信号。

所述的隔离均衡模块也可称为有源钳位双向反激变换器，其拓扑关系为：

有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的正极出来后分两条支路：一支路经一次侧电感L1后接铅酸电池V1正极，另一支路经电感Lm后再分为两分支：一分支接回有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极、另一分支依次经并联有二极管的开关管S3的正极、第一电容C1正极后接到铅酸电池V1正极；

有源钳位双向反激变换器变压器一次侧的负极出来后经并联的第三电容Vds1正极、第一二极管Cr1负极、开关管S1的S极后再经第一采样电阻Rs1最后接至铅酸电池V1负极；

有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的正极出来经二次侧电感L2后接单体锂电池V2正极；

有源钳位双向反激变换器变压器二次侧的负极出来后分两条支路：一支依次经并联有二极管的开关管S4的正极、第二电容C2正极后接到单体锂电池V2正极，另一支路经并联的第四电容Vds2正极、第二二极管Cr2的负极、开关管S2后再经第二采样电阻Rs2最后接单体锂电池V2负极。