[发明专利]动力电池组的均衡充放电系统及均衡充放电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于诸如电动汽车的动力电池组的均衡充放电系统及均 衡充放电方法，属于电力控制技术领域。

背景技术

用于电动汽车的动力电池组由多个单体电池串联而成。由于单体电池性能 存在不一致性，在充放电时会出现单体电池电压不一致，进而影响和制约着整 个动力电池组的充放电能力。在实际使用中，动力电池组内各单体电池的电压 偏差程度应控制在一定范围内，否则单体电池极易发生过充或过放，严重影响 其安全性。对个别电池进行均衡充电或放电是解决上述问题的重要途径，这样 既可以更好地发挥电池性能，又可以延长动力电池组的整体使用寿命。

目前均衡电路的技术路线有两种：一种是被动均衡电路，也称为能耗型均 衡电路，通常采用在单体电池两端并联电阻的方式，通过电阻将电能转换成热 能，来达到电压平衡，但是这种电路既消耗了单体电池的能量，又增加了单体 电池热管理的困难。另一种是主动均衡电路，也即非能耗性均衡电路，利用电 感或电容等储能元件，把动力电池组中容量高的单体电池的能量转移到容量偏 低的电池，这种电路通过切换电容开关，由电容传递相邻单体电池的能量，或 通过电感储能的方式，在相邻单体电池之间进行双向传递能量，虽然这种电路 的能量损耗很小，但是达到均衡必须要有多次传输，所以均衡速度较慢，不适 于串联单体电池数量较多的动力电池组。

由此可见，设计出一种电路简单、运行方便的充放电技术方案，是目前急 需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池组的均衡充放电系统及均衡充放电 方法，通过电池管理系统与开关控制器相互配合，由开关阵列实现对动力电池 组中需要均衡的单体电池进行一对一的均衡充放电，充放电过程中的能量消耗 小，可操作性强，均衡充放电效率高。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种动力电池组的均衡充放电系统，其特征在于：它包括电池管理系统、 开关控制器和开关阵列、充放电端口、充电器和放电器，其中：

电池管理系统采集动力电池组中串联连接的各单体电池的电压信息并将 电压信息传送给开关控制器；

开关控制器根据接收的电压信息来控制开关阵列，使动力电池组中的待充 电和待放电的单体电池逐一经由开关阵列与充放电端口相通，其中，待充电的 单体电池的电压偏差值小于0且绝对值大于偏差控制阈值，待放电的单体电池 的电压偏差值大于0且大于偏差控制阈值；

充放电端口分两路，一路与充电器连接，另一路与放电器连接，充放电端 口与充电器连接的线路上设有第一开关，充放电端口与放电器连接的线路上设 有第二开关，第一开关和第二开关的打开与闭合受开关控制器控制，其中，当 存在待充电的单体电池时，第一开关闭合而使待充电的单体电池经由开关阵 列、充放电端口、第一开关与充电器连通，当存在待放电的单体电池时，第二 开关闭合而使待放电的单体电池经由开关阵列、充放电端口、第二开关与放电 器连通。

一种基于所述的均衡充放电系统实现的动力电池组的均衡充放电方法，其 特征在于它包括步骤：

1)所述电池管理系统采集所述动力电池组中各单体电池的电压信息，并 将电压信息传送给所述开关控制器；

2)所述开关控制器根据接收的电压信息进行判断，具体为：

若一单体电池的电压偏差值小于0且绝对值大于偏差控制阈值，则该单体 电池需要充电，转至3)；若一单体电池的电压偏差值大于0且大于偏差控制 阈值，则该单体电池需要放电，转至4)；其中：单体电池的电压偏差值等于 单体电池两端电压值减去所述动力电池组中各单体电池两端电压值的均值；

3)所述开关控制器控制所述开关阵列，使需要充电的该单体电池通过所 述开关阵列与所述充放电端口连通，同时控制所述第一开关闭合，从而对该单 体电池进行均衡充电；

4)所述开关控制器控制所述开关阵列，使需要放电的该单体电池通过所 述开关阵列与所述充放电端口连通，同时控制所述第二开关闭合，从而对该单 体电池进行均衡放电。

本发明的优点是：