[发明专利]小型电动交通工具动力电池组监测与均衡装置

说明书

技术领域

本发明属于动力电池应用领域，特别涉及动力电池组监测与均衡技术。

背景技术

动力电池因其高功率和高能量密度，能在效率和环境影响之间取得最佳平衡等优点，而在电动交通工具中广泛使用。但能量越高越不稳定的限制使得动力电池应用暂时还不能完全保证运行安全。单体电池的性能以及安全性能已经基本能够满足动力应用需求，但成组应用容易降低电池组容量、减少电池组使用寿命、引发火灾、爆炸等安全问题，主要由于单体电池之间性能不均衡引起，而在动力电池应用领域必须多个电池成组应用才能满足容量和功率需求，所以，动力电池应用需要良好的均衡及保护技术以提高与完善电池组的性能。

电池组监测与均衡装置便是为了保证电池组在运行中的安全和优势的充分体现，也即是电池组监测与均衡装置通过采集电池外部信息准确估算电池的内部状态；准确定位差异较大的电池进行快速均衡，使电池单体之间性能保持较高一致性；产生电池保护命令，防止可能对电池有损害的情况来最大限度提高电池组的寿命；记录历史信息方便查找故障电池。

考虑系统成本和集成度，目前大部分电池组监测与均衡装置采用专用电池管理芯片，如凌特公司的LTC6801、LTC6802、LTC6803、LTC6804；凹凸公司的OZ890、OZ8920、OZ8940；TI公司的BQ76pl536、EM1451；其他公司如AD7280、DS2438、BM3318、BM3328等。基于集成芯片的监测与均衡装置例如：中国专利ZL201010162444.7公开了一种电动汽车车用电池监测与均衡系统，可精确监测电压、温度、电流并计算SOC，同时监测绝缘状态和故障状态，并对电池组进行能耗均衡，从文中可判断出是基于凌特公司的一款专用电池管理芯片；中国专利ZL201010140237公开了一种基于凹凸公司OZ8920的对锂电池充电和放电双重控制的动力电池监测与均衡系统；中国专利ZL201110335313公开了一种分布式监测与均衡控制电路，能克服普通光耦线性度不高的双层控制管理系统；中国专利CN201110098028公开了一种蓄电池组在线均衡系统，能够对蓄电池组的电压、内阻、容量进行在线均衡；中国专利CN200720059575公开了一种蓄电池在线均衡仪，可选择性对不均衡的单体电池充放电以提高在线运行蓄电池组的性能。

但现有应用于小型电动交通工具动力电池组监测与均衡装置的技术普遍存在一些不完善的方面：监测与均衡装置只适用于特定电池组，当电池组达到使用年限时，监测与均衡装置也随之完成历史使命；不方便扩容或更换已损坏的电池，结构复杂，成本高；只有在线均衡方式，均衡效果不理想。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种应用于小型电动交通工具的动力电池组监测与均衡装置，能通过端口设置增加或减少智能电池模组，即改变容量应用于不同功率需求的交通工具；可更换智能电池模组，增加控制系统的使用周期；可根据智能电池模组的不均衡度选择在线均衡、离线均衡的方式，采用离线均衡方式补救不均衡度超过最大阈值的智能电池模组。

本发明的目的通过如下手段来实现。

一种小型电动交通工具动力电池组监测与均衡装置，包括控制系统100和至少两个智能电池模组：即第一智能电池模组200和第二智能电池模组(300)；控制系统100与第一智能电池模组200相连，所有智能电池模组(200、300)通过电池监测与均衡系统(220、320)上连接端口处的信号总线(230、330)依次串行连接，智能电池模组串行连接为：第一智能电池模组200的底层连接端口228与控制系统100相连，第二智能电池模组300的底层连接端口与第一智能电池模组200的顶层连接端口229相连，依次类推。各底层连接端口与顶层连接端口相连构成串行的信号总线(230、330)，完成智能电池模组之间的电压、电流、温度信号以及均衡控制信号的传递；智能电池模组200中的电池串210与智能电池模组300中的电池串310并联在动力母线500上为交通工具400提供所需功率。

所述小型电动交通工具动力电池组监测与均衡装置中控制系统100由MCU模块110，保护报警单元120、存储单元130、LCD单元140构成，其中保护报警单元120、存储单元130、LCD单元140分别与MCU模块110相连。