電動汽車鋰離子電池組的非耗散型均衡方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電動汽車鋰電池的電池組中單體電池的非耗散型均衡方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著汽車保有量的逐年上升，環境問題的日益嚴峻，能源短缺問題日漸加重，節省能源和降低汽車的污染已成為世界各國政府面臨的嚴峻問題。因此，發展節能減排的電動汽車已經成為各國政府的研究的重點。
[0003]電動汽車是由動力電池提供動力。動力電池的性能復雜且受周圍環境與工作環境的影響較大，因此需要管理好這些電池，以提高動力電池的利用率，防止電池出現過充和過放，提高電動汽車的安全性與可靠性。
[0004]單體電池的特性總存在差異，所以鋰離子電池組在充放電時各單體電池電壓也不盡相同，這就導致了有的電池已經充滿有的則還繼續在充電。另外，當充電終止時，各電池電荷沒有達到均衡，這樣又會導致放電的不均衡，造成某些電池深度放電，減損電池壽命。所以必須要采用電池管理系統，對電池的充放電進行均衡。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種簡單高效的均衡方法，通過由鉛酸電池模塊、電池監測電路、電池均衡電路以及由若干個單體電池串聯連接組成的電池串組成的電池非耗散性均衡系統，來實現電動汽車電池之間的均衡，從而延長了電池的使用壽命，增加了電動汽車的續航里程。
[0006]本發明是這樣來實現上述目的的:
電動汽車鋰離子電池組的非耗散型均衡方法，電動車鋰離子電池組的每個單體電池分別設有電池均衡電路，電池均衡電路的低壓端與單體電池連接，電池均衡電路的高壓端連接鉛酸電池；有電池監測電路檢測每個單體電池的電壓，并計算獲得鋰離子電池組所有單體電池的平均電壓，根據平均電壓設定上閾值和下閾值，每個單體電池的電壓與上閾值和下閾值進行比較；電壓低于下閾值的單體電池相對應的變換電路啟動由鉛酸電池輸出電量經電池均衡電路降壓后向該單體電池充電；電壓高于上閾值的單體電池相對應的變換電路啟動由該單體電池輸出電量經電池均衡電路升壓后向鉛酸電池充電。
[0007]其中，所述電池監測電路經通信總線連接至上位機，上位機獲得電池監測電路檢測到的每個單體電池的電壓并計算獲得平均電壓并設定上閾值及下閾值，同時上位機輸出控制信號至電池均衡電路。
[0008]其中，所述電池均衡電路至少包括變壓器及開關電路，所述變壓器的初級線圈及次級線圈分別串聯低壓端開關電路及高壓端開關電路。
[0009]其中，所述低壓端開關電路及高壓端開關電路為開關晶體管；當相應的單體電池電壓低于下閾值時，先打開高壓端的開關晶體管I，并關閉低壓端的開關晶體管II，然后關閉開關晶體管I并打開開關晶體管II，重復上述工作步驟，鉛酸電池輸出電量經變壓器降壓后輸出至相應的單體電池；當相應的單體電池電壓高于上閾值時，先打開低壓端的開關晶體管II，并關閉高壓端的開關晶體管I，然后關閉開關晶體管II并打開開關晶體管I，重復上述工作步驟，相應的單體電池輸出電量經變壓器升壓后輸出至鉛酸電池。
[0010]其中，所述開關晶體管I及開關晶體管II分別串聯有電流檢測電阻I及電流檢測電阻II，有電流檢測單元分別連接至電流檢測電阻I及電流檢測電阻II。
[0011]其中，當相應的單體電池電壓低于下閾值時，打開高壓端的開關晶體管I，并關閉低壓端的開關晶體管II，鉛酸電池輸出電量經變壓器的次級線圈、開關晶體管1、電流檢測電阻I形成放電回路，電流檢測單元檢測到放電回路的電流，當放電回路電流達峰值時，關閉開關晶體管I，打開需充電單體電池相應的開關晶體管II，變壓器初級線圈、開關晶體管I1、電流檢測電阻I1、相應單體電池形成充電回路，電流檢測單元檢測到充電回路的電流，當充電回路電流為零，關閉開關晶體管II，重復上述工作步驟至相應的單體電池完成平衡；當相應的單體電池電壓高于上閾值時，打開低壓端的開關晶體管II，并關閉高壓端的開關晶體管I，相應的單體電池輸出電量經變壓器的初級線圈、開關晶體管I1、電流檢測電阻II形成放電回路，電流檢測單元檢測到放電回路的電流，當放電回路電流達峰值時，關閉開關晶體管II，打開需高壓端的開關晶體管I，變壓器次級線圈、開關晶體管1、電流檢測電阻1、鉛酸電池形成充電回路，電流檢測單元檢測到充電回路的電流，當充電回路電流為零，關閉開關晶體管I，重復上述工作步驟至相應的單體電池完成平衡。
[0012]本發明的有益效果是:鋰離子電池組中電量較高的單體電池通過電壓變換后將電量轉移到12V/24V的鉛酸電池，鋰離子電池組中電量較低的單體電池通過電壓變換后從鉛酸電池中獲取電量，從而實現鋰離子電池組的電量平衡，也就是鋰離子電池組中每個單體電池直接與鉛酸電池實現平衡，而不需要鋰離子電池組中單體電池之間相互進行平衡的復雜設計，簡化了電池均衡電路的設計，減少了現有均衡電路中昂貴的高壓差DC/DC轉換器，提高了效率同時也降低了制造成本。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明:
圖1是本發明的原理框圖；
圖2是本發明電池均衡電路中變壓器部分的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]現有的電動汽車鋰離子電池組的非耗散型的均衡方法一般是在鋰離子電池組與鋰離子電池組之間進行均衡后，再通過鋰離子電池組內的單體電池之間進行均衡，由于現有的電動鋰電池的電池組電壓一般為200V~400V之間，由于電壓較高，如果采用單體電池與其他電池組進行均衡，需要實現鋰電池電壓3.7V與鋰離子電池組200V~400V之間的電壓轉換，因此這種方案所采用的高壓差DC/DC轉換器電路設計很復雜且價格昂貴。參照圖1及圖2，本發明所涉及的電動汽車鋰離子電池組的非耗散型均衡方法，電動車鋰離子電池組的每個單體電池分別設有電池均衡電路，電池均衡電路的低壓端與單體電池連接，電池均衡電路的高壓端連接鉛酸電池；有電池監測電路檢測每個單體電池的電壓，并計算獲得鋰離子電池組的所有單體電池的平均電壓，根據平均電壓設定上閾值和下閾值，每個單體電池的電壓與上閾值和下閾值進行比較；電壓低于下閾值的單體電池相對應的變換電路啟動由鉛酸電池輸出電量經電池均衡電路降壓后向該單體電池充電；電壓高于上閾值的單體電池相對應的變換電路啟動由該單體電池輸出電量經電池均衡電路升壓后向鉛酸電池充電。由于汽車作為啟動或者其他設備如收音機、鼓風機、照明、雨刮器等都是需要使用12V或24V的鉛酸電池進行供電，因此現有的汽車都必須配備鉛酸電池。由于鉛酸電池的電壓與單體電池的電壓相對較為相近，因此本發明采用了鉛酸電池作為鋰電池均衡的一個中間載體，通過相對簡單的電壓變換電路即可實現，而且每個鋰電池皆直接與鉛酸電池實現平衡，其平衡過程是鋰離子電池組中電量較高的單體電池通過電壓變換后將電量轉移到12V/24V的鉛酸電池，鋰離子電池組中電量較低的單體電池通過電壓變換后從鉛酸電池中獲取電量，從而實現鋰離子電池組的電量平衡，也就是鋰離子電池組中每個單體電池直接與鉛酸電池實現平衡，上述設計不需要鋰離子電池組中單體電池之間相互進行平衡的復雜設計，簡化了電池均衡電路的設計，減少了現有均衡電路中昂貴的DC/DC轉換器，提高了效率同時也降低了制造成本。
[0015]其中電池監測電路可以采用LTC6804集成電路實現多大12個串聯電池的電壓檢測且具有低于1.2mV的總測量誤差，以保證每個單體電池的電壓得到準確的測量，但是電池監測電路之間一般是不具備統計的能力，因此需要優選采用上位機實現電壓數據的收集、統計及運算，電池監測電路經通信總線連接至上位機