[发明专利]一种锂电池包串联均衡控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种锂电池包串联均衡控制装置及方法，包括分别并联在每个电池两端的滤波电容，连接在串联电池包的电池中点的电感，还包括电流采样电阻、两个开关管、信息采集模块、均衡使能模块和状态机，电流采样电阻连接在串联电池包的电池中点与电感之间，信息采集模块与电流采样电阻两端以及串联电池包连接，两个开关管的栅极与均衡使能模块连接，两个开关管的另外两极分别与串联电池包的上端电池和下端电池并联，信息采集模块和均衡使能模块均与状态机连接，信息采集模块还与均衡使能模块连接。本发明采用状态机的控制方法，通过合理设置状态切换阈值电压即可有效避开锂电池电压平台两端的离散型不一致性区域，规避均衡误动作导致的系统风险。

技术领域

本发明涉及电化学能以及电源技术领域，更具体地说，特别涉及一种锂电池包串联均衡控制装置及方法。

背景技术

动力电池的应用范围已经非常的广泛，封装起来的电池PACK往往需要串并联以实现所需要的系统电压及系统容量。在串并联后，电池包的不均衡常常导致系统容量下降，系统寿命降低，严重时甚至导致系统风险。为了减缓系统容量的衰减以提高系统的寿命，需要用到电池包的均衡控制及装置。现有的技术主要存在以下缺点：

1、已有的均衡方案多以电芯作为被均衡对象。电芯分容后组成PACK带来不一致性主要原因为电芯的自耗电，其数值非常低，采用被动均衡来消除此一致性偏差已经足够，且更安全。而在PACK中存在BMS管理系统，其所带来的耗电不一致性较高，仅靠被动均衡难以实现均衡目的，如果加入较大功率的被动均衡存在发热量大，能量浪费严重的问题。本发明所提供的均衡方案是通过能量在不均衡的电池包之间流动以实现均衡，均衡能力更强，且系统效率更高。

2、现有方案要么过于简单如授权专利CN200510038762，所能提供的均衡电流过小(常为毫安级别)不满足电池包层面的均衡需要，要么过于复杂如授权专利CN201110352469，其并联于BT2的R4,R8会造成BT2持续的放电，本身引入了不平衡的消耗，且其消耗值远大于电芯本身自耗电，反而给系统带来的不均衡，为系统安全性引入过多不确定性。

3、现有方案多数只给出硬件连接，未能结合详细的控制时序或控制逻辑，电池的均衡需要结合考虑电池的荷电状态，充放电状态，温度等因素，而后者才是均衡技术的核心。最主要锂电池的化学特性决定了在电压两端存在离散性，电压差并不能全范围准确反应实际容量，存在实际不满足放电条件时放电，导致系统风险。

综上所述，目前还未有在电池包层面切实可行的均衡方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池包串联均衡控制装置及方法，以克服现有技术所存在的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂电池包串联均衡控制装置，用于至少一组串联电池包中，包括分别并联在每个电池两端的滤波电容，连接在串联电池包的电池中点的电感，其还包括电流采样电阻R1、两个开关管、信息采集模块、均衡使能模块和状态机，所述电流采样电阻连接在串联电池包的电池中点与电感之间，信息采集模块与电流采样电阻两端以及串联电池包连接，两个开关管的栅极与均衡使能模块连接，两个开关管的另外两极分别与串联电池包的上端电池和下端电池并联，信息采集模块和均衡使能模块均与状态机连接，信息采集模块还与均衡使能模块连接，所述状态机包括低功耗状态位、电池信息监控标志位和均衡使能状态位，所述低功耗状态位默认为低功耗模式，所述电池信息监控标志位默认为非监控模式，所述均衡使能状态位默认为非均衡模式，信息采集模块对串联电池包的电池信息进行采集并根据串联电池包的电压信息进行状态机的标志位更改。

进一步地，所述开关管为MOSFET管。

进一步地，所述两个开关管包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的漏极与串联电池包的正极连接，源极与电感另一端连接，第二开关管的漏极与串联电池包的负极连接，源极与电感另一端连接。