[发明专利]一种串联蓄电池组分布式主动均衡管理系统

说明书

本发明公开一种串联蓄电池组分布式主动均衡管理系统，包括M个均衡电池包单元和主控制器；均衡电池包单元包括电池包、电量均衡模块、单体电压采集装置、与电池包串联的电压采集装置、与电压采集装置连接的从控制器，电池包内任意极板的两端均通过可控开关与单体电压采集装置连接，电池包内任意极板均与电量均衡模块连接，电量均衡模块与从控制器的输出端连接，从控制器通过传输总线与主控制器连接。本发明通过主控制器实现多个电池包之间能量的转移，通过从控制器实现电池包内多个极板之间能量的转移，可避免电量的消耗，并且此过程中不会产生热量，安全性高；同时主控制器与从控制器之间的线束少，可显著减少蓄电池组的故障点。

技术领域

本发明涉及电池主动均衡管理技术领域，尤其涉及一种串联蓄电池组分布式主动均衡管理系统。

背景技术

蓄电池作为一种能源储备装置，被广泛应用于交通、储能等工作领域。为提供充足的电压，蓄电池通常采用串联方式连接。由于蓄电池组内各电池包在生产之初，其初始容量、电压、内阻以及在使用的过程中各电池包受热程度等方面均有差异，在使用过程中，均会造成各电池包在使用的过程中发生过充电和过放电。其具体表现为同一电池包内各极板质量、电解液密度、电路负载不同等因素，使得各极板的充放电参数不同，即电池包的极板处于不均衡的状态。若极板长期过充和过放后将直接导致极板损坏，电池包容量大幅度降低，蓄电池组的使用性能和使用时间均会大大降低。

因此，须使同一蓄电池组内多个电池包的极板长期稳定在一个均衡的状态。传统解决方法是采用通过被动均衡的方式，即每个电池包(亦称为单体电池)均通过可控开关并联一个放电电阻，当某个单体电池的电压过高时，则通过控制器打开可控开关，对其进行放电处理。但此种方法一方面使能量做无用功，另一方面电阻在放电的过程中发出的热量会进一步影响电池的表现。同时，亦有集成式的主动均衡解决方案，即通过中央控制器与多个单体电池连接，通过能量转移的方式将能量过高的单体电池的能量转移至能量较低的单体电池内，实现能量的均衡。但此种方法用作均衡的线束多且长，在交通领域如电动车等路况较差的交通工具中，故障率极高。

发明内容

本发明的目的在于通过一种串联蓄电池组分布式主动均衡管理系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种串联蓄电池组分布式主动均衡管理系统，其包括M个均衡电池包单元和主控制器；所述M个均衡电池包单元的结构组成相同；所述均衡电池包单元包括2N个极板串联并封装组成的电池包、电量均衡模块、单体电压采集装置、与所述电池包串联的电压采集装置、与所述电压采集装置输出端连接的从控制器，所述电池包内任意极板的两端均通过可控开关与所述单体电压采集装置的输入端连接，所述电池包内任意极板均与所述电量均衡模块连接，所述电量均衡模块与从控制器的输出端连接，所述从控制器通过传输总线与主控制器连接；所述M个均衡电池包单元的电池包依次串联连接；所述M个均衡电池包单元中任一均衡电池包单元的电池包内任意极板的两端均通过所述可控开关与其他均衡电池包单元的电量均衡模块连接；M个均衡电池包单元的工作原理相同，以任一均衡电池包单元为例，均衡电池包单元的电压采集装置将电池包的电压信息传输至从控制器，单体电压采集装置将电池包内相应极板的端电压信息传输至从控制器，然后从控制器根据收到的电池包内相应极板的端电压信息计算是否满足设定的电压均衡条件，若不满足，则从控制器向电量均衡模块发送控制信号，对电池包内相应的极板进行主动均衡，直至电池包内各极板的端电压信息满足电压均衡条件；M个均衡电池包单元的从控制器将各自收到的电池包的电压信息和电池包内相应极板的端电压信息均传输至主控制器，主控制器首先根据各电池包的电压信息计算是否满足设定的电压均衡条件，若不满足，则主控制器向相应的两个均衡电池包单元输出均衡控制信号，使一个均衡电池包单元的电量均衡模块对另一个均衡电池包单元中电池包内的相应的极板进行主动均衡，直至各电池包的电压信息满足电压均衡条件。