本實(shí)用新型實(shí)施例涉及動(dòng)力電池電壓均衡技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車(chē)動(dòng)力電池模組間電壓均衡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源危機(jī)和環(huán)境惡化已成為傳統(tǒng)汽車(chē)發(fā)展的最大障礙，而發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)能夠很好的解決這些問(wèn)題。電動(dòng)汽車(chē)不僅能夠減少燃油消耗，提高經(jīng)濟(jì)性，而且還能降低尾氣的排放，提高環(huán)境質(zhì)量。電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)之一是動(dòng)力電池,其中動(dòng)力電池的使用壽命和續(xù)駛里程至關(guān)重要。而使用壽命和續(xù)航里程跟動(dòng)力電池在使用過(guò)程中的一致性程度密切相關(guān)。

為了保持動(dòng)力電池的一致性，不僅需要對(duì)每個(gè)動(dòng)力電池模組內(nèi)部進(jìn)行單體電池的電壓均衡，還需要對(duì)動(dòng)力電池模組之間進(jìn)行電壓均衡。關(guān)于動(dòng)力電池模組之間的電壓均衡方案，現(xiàn)有技術(shù)是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中電壓較高的動(dòng)力電池模組進(jìn)行單向的放電均衡，直接用于系統(tǒng)自身均衡模塊的工作功耗，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池模組間電壓均衡的效果。然而一般情況下電壓較高的動(dòng)力電池為了達(dá)到均衡所放出的電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)自身工作消耗的能量，若想消耗掉所有放出的能量就需要多次分級(jí)的放電處理，所以該方案在短期內(nèi)無(wú)法快速的實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的一致性。而且由于整體電容性能是由電壓最低的動(dòng)力電池模組決定，因此在只對(duì)電壓較高的動(dòng)力電池模組進(jìn)行放電處理的這段時(shí)間內(nèi)，整體電容性能會(huì)出現(xiàn)停滯不變化的情況，使得用戶(hù)不能實(shí)時(shí)掌握整體電容能量使用的真實(shí)情況，續(xù)航里程和使用壽命得不到保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種汽車(chē)動(dòng)力電池模組間電壓均衡系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)模組間電壓的快速均衡。

為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種汽車(chē)動(dòng)力電池模組間電壓均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括：主控單元、蓄電池、N個(gè)組間均衡單元及對(duì)應(yīng)的N個(gè)動(dòng)力電池模組，其中：

每個(gè)組間均衡單元包括MCU和DC/DC模塊；

所述MCU，通過(guò)CAN總線與所述主控單元相連，用于采集動(dòng)力電池模組的電壓，并將采集結(jié)果傳輸給所述主控單元；

所述主控單元，用于對(duì)各組間均衡單元上報(bào)的所述采集結(jié)果進(jìn)行排序，對(duì)于電壓最大值和電壓最小值的動(dòng)力電池模組的MCU，發(fā)出控制信號(hào)；

所述DC/DC模塊與所述MCU相連，用于根據(jù)所述MCU接收到的控制信號(hào)給對(duì)應(yīng)的動(dòng)力電池模組放電或者充電；

所述蓄電池通過(guò)供電母線與所述DC/DC模塊相連，用于轉(zhuǎn)移動(dòng)力電池模組放電或者充電時(shí)產(chǎn)生的能量。

進(jìn)一步地，所述均衡系統(tǒng)中，所述蓄電池還用于通過(guò)供電母線給所述N個(gè)組間均衡單元和所述主控單元供電。

進(jìn)一步地，所述均衡系統(tǒng)中，所述N個(gè)動(dòng)力電池模組串聯(lián)在主功率母線上。

進(jìn)一步地，所述均衡系統(tǒng)中，所述DC/DC模塊為雙向功率變換器。

進(jìn)一步地，所述均衡系統(tǒng)中，所述MCU具體用于周期性采集電壓并上報(bào)，以請(qǐng)求所述主控單元更新動(dòng)力電池模組的排序，并進(jìn)行充放電控制。

進(jìn)一步地，所述均衡系統(tǒng)中，所述N個(gè)組間均衡單元及對(duì)應(yīng)的N個(gè)動(dòng)力電池模組中N為大于1的自然數(shù)。

本實(shí)用新型公開(kāi)的所述均衡系統(tǒng)通過(guò)周期性地對(duì)電壓最小值和電壓最大值的動(dòng)力電池模組充放電，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，能夠解決短期內(nèi)無(wú)法達(dá)到整體動(dòng)力電池能量一致的問(wèn)題，不僅縮短了組間均衡的時(shí)間，提高了組間均衡的效率及延長(zhǎng)了動(dòng)力電池的使用壽命，還可以實(shí)時(shí)反應(yīng)整體電容的真實(shí)情況。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種汽車(chē)動(dòng)力電池模組間電壓均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的汽車(chē)動(dòng)力電池模組間電壓均衡流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種汽車(chē)動(dòng)力電池模組間電壓均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種汽車(chē)動(dòng)力電池模組間電壓均衡系統(tǒng)，通過(guò)周期性地對(duì)電壓最小值和電壓最大值的動(dòng)力電池模組充放電，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，能夠解決短期內(nèi)無(wú)法達(dá)到整體動(dòng)力電池能量一致的問(wèn)題。

所述均衡系統(tǒng)，包括：主控單元10、蓄電池20、N個(gè)組間均衡單元30及對(duì)應(yīng)的N個(gè)動(dòng)力電池模組40，N為大于或等于2的自然數(shù)，其中：

每個(gè)組間均衡單元30包括MCU31和DC/DC模塊32；

所述MCU31，通過(guò)CAN總線與所述主控單元10相連，用于采集動(dòng)力電池模組40的電壓，并將采集結(jié)果傳輸給所述主控單元10；

所述主控單元10，用于對(duì)各組間均衡單元30上報(bào)的所述采集結(jié)果進(jìn)行排序，對(duì)于電壓最大值和電壓最小值的動(dòng)力電池模組40的MCU31，發(fā)出控制信號(hào)；

所述DC/DC模塊32與所述MCU31相連，用于根據(jù)所述MCU31接收到的控制信號(hào)給對(duì)應(yīng)的動(dòng)力電池模組40放電或者充電；

所述蓄電池20通過(guò)供電母線與所述DC/DC模塊32相連，用于轉(zhuǎn)移動(dòng)力電池模組40放電或者充電時(shí)產(chǎn)生的能量。

需要說(shuō)明的是，所述主控單元10在對(duì)各組件均衡單元30上報(bào)的所述采集結(jié)果進(jìn)行排序時(shí)，如果動(dòng)力電池模組40中電壓最大值和電壓最小值的差值僅為1～2個(gè)單位，則可選的，無(wú)需進(jìn)行電壓均衡；如果動(dòng)力電池模組40中電壓最大值和電壓最小值的差值較大時(shí)，意味著動(dòng)力電池模組40間電壓存在較大的差異(即存在電壓的不均衡)，此時(shí)有必要進(jìn)行電壓的均衡，若不進(jìn)行模組間電壓的均衡，則動(dòng)力電池模組間40的電壓差異很有可能會(huì)越來(lái)越大，然而由于整體電容性能是由電壓最低的動(dòng)力電池模組40決定，所以最終會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)力電池模組40的使用壽命，導(dǎo)致續(xù)航里程得不到保障。

需要說(shuō)明的是，所述N個(gè)組間均衡單元30及對(duì)應(yīng)的N個(gè)動(dòng)力電池模組40中N為大于1的自然數(shù)。

具體的，所述MCU31具體用于周期性采集電壓并上報(bào)給所述主控單元10，以請(qǐng)求所述主控單元10更新動(dòng)力電池模組40的排序，并接收所述主控單元10發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行對(duì)對(duì)應(yīng)動(dòng)力電池模組40的充放電控制。

優(yōu)選的，所述DC/DC模塊32為雙向功率變換器，可以對(duì)動(dòng)力電池模組40進(jìn)行充電和放電。

優(yōu)選的，所述蓄電池20還用于通過(guò)供電母線給所述N個(gè)組間均衡單元30和所述主控單元10供電。

需要說(shuō)明的是，所述組間均衡單元30中的MCU31采集各個(gè)動(dòng)力電池模組40的電壓以及DC/DC模塊32對(duì)動(dòng)力電池模組40進(jìn)行的充電放電、所述主控單元10對(duì)采集結(jié)果的排序以及對(duì)MCU31發(fā)出的對(duì)應(yīng)動(dòng)力電池模組40的控制信號(hào)等工作都需要得電才能完成，是電壓均衡過(guò)程中必須的工作耗能，由所述蓄電池20通過(guò)供電母線給各單元供電。

優(yōu)選的，所述N個(gè)動(dòng)力電池模組串聯(lián)在主功率母線上。

具體的，所述N個(gè)動(dòng)力電池模組串聯(lián)在主功率母線上，所述動(dòng)力電池模組中的多個(gè)動(dòng)力電池單體也串聯(lián)在主功率母線上，每個(gè)動(dòng)力電池單體為一個(gè)超級(jí)電容器。在進(jìn)行組間電壓均衡之前各個(gè)動(dòng)力電池模組會(huì)先通過(guò)各自對(duì)應(yīng)的模組均衡電路進(jìn)行組內(nèi)均衡，可通過(guò)模組均衡電路實(shí)現(xiàn)，由于組內(nèi)均衡為現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型實(shí)施例不對(duì)此做詳細(xì)介紹。

為了更加清晰的展現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)施例一的方案實(shí)施過(guò)程，下面以一具體電壓均衡實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)介紹，如圖2所示，圖2為動(dòng)力電池模組間電壓均衡流程示意圖，步驟如下:

S110、蓄電池通過(guò)供電母線給組間均衡單元以及主控單元供電。

S120、組間均衡單元中的MCU采集各動(dòng)力電池模組的電壓，并通過(guò)CAN總線上傳給主控單元。

S130、主控單元收集到所有動(dòng)力電池模組的電壓后進(jìn)行排序，選出模組中電壓的最大值和最小值。

S140、主控單元通過(guò)CAN總線對(duì)對(duì)應(yīng)的組間均衡單元中的MCU發(fā)出控制信號(hào)。

S150、MCU接收控制信號(hào)后控制開(kāi)啟DC/DC模塊給對(duì)應(yīng)的動(dòng)力電池模組放電、充電，然后返回S120。

需要說(shuō)明的是，執(zhí)行S150后返回S120的意思是通過(guò)所述MCU周期性采集電壓并上報(bào)給所述主控單元，以請(qǐng)求所述主控單元更新動(dòng)力電池模組的排序，開(kāi)啟相應(yīng)的組間均衡單元中DC/DC給動(dòng)力電池模組進(jìn)行充電或者放電，最終使所有動(dòng)力電池模組電壓達(dá)到均衡。

具體的，主控單元通過(guò)所述CAN總線與各所述組間均衡單元中的MCU連接，控制各組間均衡單元間的充放電實(shí)施各動(dòng)力電池模組間的均衡管理。各均衡單元中的DC/DC及蓄電池均連接供電母線，供電母線連接至各組間均衡單元并為其供電。所述的DC/DC模塊為雙向功率變換器，可以對(duì)動(dòng)力電池模組進(jìn)行充電和放電。

DC/DC模塊與蓄電池組成動(dòng)力電池模組之間電壓均衡能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，由于DC/DC模塊(雙向功率變換器)的存在，該系統(tǒng)能對(duì)電壓高的動(dòng)力電池模組進(jìn)行放電均衡，對(duì)電壓低的動(dòng)力電池模組進(jìn)行充電均衡，可以快速的提高整體動(dòng)力電池模組或電池的一致性。

本實(shí)用新型公開(kāi)的所述均衡系統(tǒng)通過(guò)周期性地對(duì)電壓最小值和電壓最大值的動(dòng)力電池模組充放電，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，能夠解決短期內(nèi)無(wú)法達(dá)到整體動(dòng)力電池能量一致的問(wèn)題，不僅縮短了組間均衡的時(shí)間，提高了組間均衡的效率及延長(zhǎng)了動(dòng)力電池的使用壽命，還可以實(shí)時(shí)反應(yīng)整體電容的真實(shí)情況。

可選的，本實(shí)用新型實(shí)施例一中所述主控單元，對(duì)各組間均衡單元上報(bào)的所述采集結(jié)果的處理方式還可以是通過(guò)計(jì)算得到各動(dòng)力電池模組電壓的平均值，然后根據(jù)所述平均值對(duì)高于平均值的動(dòng)力電池模組進(jìn)行放電，對(duì)低于平均值的動(dòng)力電池模組進(jìn)行充電，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池模組間電壓均衡的一次到位。鑒于電動(dòng)汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)耗能，即動(dòng)力電池模組的電壓一直在減少，可能會(huì)導(dǎo)致在計(jì)算出平均值到電壓均衡的過(guò)程中，整體電容容量發(fā)生的變化影響最終的電壓均衡情況，因此，此種方式最合適的場(chǎng)景為電動(dòng)汽車(chē)駐車(chē)時(shí)動(dòng)力電池模組間電壓均衡。

注意，上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本實(shí)用新型不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本實(shí)用新型不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。