一种锂电池复合均衡系统

1.本实用新型涉及锂电池应用领域，具体是一种锂电池复合均衡系统。


背景技术：

2.新能源汽车动力电池核心技术主要包括电芯材料及生产工艺、电池pack成组、电池管理系统(bms)等，其中在整车级别中又以bms最为核心，它不仅承担着电池系统的监测、安全、充电，还负责电池系统的电量管理和均衡管理，通过监测和均衡使得所有电芯尽可能的保持在一个电压水平。电池系统在长时间的使用下会出现压差、容量差甚至衰减等故障，目前，多数新能源汽车电池系统均设计有均衡功能，用以实现电池系统自维修，出于成本和技术的限制，多数采用被动式均衡，即通过与电池单体并联的放电电阻进行小电流放电，被动式均衡电流小、效率低、效果不明显，还容易因发热出现故障。
3.目前，解决锂电池使用过程中的压差、容差等故障除了电池生产工艺及pcak技术的提高，最主要的是提高bms的管理均衡能力，其中主要包括传统被动式均衡和主动式均衡，主动式均衡效率高、均衡电流大，但目前技术发展还不太成熟、成本高，在当下新能源汽车上使用较少，被动式均衡有着较为安全的均衡过程，但其均衡电流小、发热量大，且开启时间一般为充电结束的末端，均衡时间短，均衡效果较差，因其成本较低的优点，是目前使用最多的均衡方式，也因为其均衡效果差的原因，市场车辆很容易出现压差故障，现有技术路线均被成本和效率所限制，无法从根本上解决电池压差问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种锂电池复合均衡系统，它能减少成本并可以解决电池压差的问题。
5.本实用新型为实现上述目的，通过以下方法实现：
6.一种锂电池复合均衡系统，包括电池管理系统、均衡蓄电池、太阳能发电板、控制继电器、放电电阻、放电电阻开关、电池单体以及跨接线束，所述复合均衡系统为模块化结构。
7.优选的，所述电池管理系统即电池系统的bms，所述电池管理系统的供电电源包含两路，一路是整车启动供电电源，一路是整车下电后的均衡蓄电池供电，所述电池管理系统包括放电均衡和充电均衡两种状态。
8.优选的，所述均衡蓄电池是独立于动力电池和整车12v电源的单独电源系统，包括储能模块和dcdc电源模块，所述储能模块为12v/10ah锂电池模组，所述dcdc电源模块是均衡电池内部的小型电源。
9.优选的，所述太阳能发电板安装在车身外侧并与均衡蓄电池相连。
10.优选的，所述控制继电器包括第一列继电器和第二列继电器，均受控于电池管理系统，所述第一列继电器包括s11、s12、s13、s14、s15、s16六个开关，第二列继电器包括s21、s22、s23、s24、s25、s26六个开关，所述第一列继电器和第二列继电器均采用单独控制。
11.优选的，所述放电电阻为铝制外壳小型电阻。
12.优选的，所述放电电阻开关是用于控制放电电阻的开关，所述电池单体为单系统模块所包含的电芯，包含5个电芯：b1、b2、b3、b4、b5电芯。
13.优选的，所述跨接线束是固定在系统电路中的线束或集成电路板线路。
14.对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：该系统能有效的兼顾成本和效率这两大问题，既可以避免被动式均衡效率低、开启场景少等问题，还可以解决主动式均衡成本高、技术发展不完善的问题，复合式均衡系统集普遍使用的主动式均衡和补电式均衡于一体，是解决现有产品效果差、效率低等问题的有效方式，减少车辆电池故障率、提高电池的使用寿命。
附图说明
15.附图1是本实用新型的系统控制图。
16.附图2是本实用新型的系统流程图。
17.附图中所示标号：
18.1、电池管理系统；2、均衡蓄电池；3、太阳能发电板；4、控制继电器；5、放电电阻开关；6、电池单体；7、放电电阻；8、跨接线束。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
20.实施例：一种锂电池复合均衡系统
21.包括电池管理系统1、均衡蓄电池2、太阳能发电板3、控制继电器4、放电电阻7、放电电阻7开关5、电池单体6以及跨接线束8，所述复合均衡系统为模块化结构，本专利只对其中一个系统模块进行描述，即单系统模块是以5个电池单体6为基础组成的，整车匹配使用该系统时可根据实际电芯数量进行模块分配和控制，可实现灵活扩展。
22.所述电池管理系统1即电池系统的bms，主要负责电池单体6电压的电压检测、温度检测、充电管理、电池均衡控制等，所述电池管理系统1的供电电源包含两路，一路是整车启动供电电源，一路是整车下电后的均衡蓄电池2供电，可供其在车辆熄火后还可以工作进行“停车均衡”，所述电池管理系统1包括放电均衡和充电均衡两种状态。
23.所述均衡蓄电池2是独立于动力电池和整车12v电源的单独电源系统，包括储能模块和dcdc电源模块，所述储能模块为12v/10ah锂电池模组，为电池管理系统1及dcdc电源模块供电，当车辆启动且其电压低时，整车可为其补电；所述dcdc电源模块是均衡电池内部的小型电源，将储能模块的12v电源转变成与电池单体6相匹配的电源，为其快速充电。
24.所述太阳能发电板3安装在车身外侧并与均衡蓄电池2相连，可将其发的电存储在均衡蓄电池2中，不用完全依靠整车进行补电。
25.所述控制继电器4包括第一列继电器和第二列继电器，均受控于电池管理系统1，可根据指令快速通断电路，所述第一列继电器包括s11、s12、s13、s14、s15、s16六个开关，第
二列继电器包括s21、s22、s23、s24、s25、s26六个开关，单系统模块包括12个控制继电器4，所述第一列继电器和第二列继电器均采用单独控制。
26.所述放电电阻7为铝制外壳小型电阻，散热块、效率高，阻值为20ω。
27.所述放电电阻7开关5是用于控制放电电阻7的开关，受控于电池管理系统1，与放电电阻7一起并联连接在每颗电芯旁边。
28.所述电池单体6为单系统模块所包含的电芯，包含5个电芯，即b1、b2、b3、b4、b5电芯，可以是当前主流的磷酸铁锂电池、三元锂电池等。
29.所述跨接线束8是固定在系统电路中的线束或集成电路板线路，用于连接特定线路，实现系统的控制。
30.所述放电均衡为当电池管理系统1检测出电芯压差超过阈值，且电压偏低的电芯数＞50％电芯总数时，采用放电均衡，通过电池管理系统1控制高电压电芯的放电电阻7开关5接通放电电阻7，电压偏高的电芯便开始放电，直到系统压差小于阈值停止均衡；
31.所述充电均衡为当电池管理系统1检测出电芯压差超过阈值，且电压偏低的电芯数≤50％电芯总数时，采用充电均衡，通过电池管理系统1控制第一列继电器和第二列继电器，用均衡蓄电池2给电压低的电芯进行补电，直到系统压差小于阈值停止均衡；
32.所述放电均衡和充电均衡主要通过“静置均衡”、“停车均衡”和“稳态行车均衡”三种工作模式下实现，具体步骤如下：
33.当车辆处于启动状态时可通过开启“静置均衡”和“稳态行车均衡”实现电芯的均衡，电池管理系统1会通过整车控制器接收车辆状态信号，当接收到车速为零信号≥5s时，且此时电池系统压差大于阈值，开启“静置均衡”，通过充电均衡或放电均衡快速减小压差，若接收到车速不为零信息或压差小于阈值时停止均衡；
34.当电池管理系统1监测到车速值稳定在
±
5％误差内，且持续15s时，认为车辆处于稳速行驶，开启“稳态行车均衡”，通过充电均衡或放电均衡快速减小压差，若车速值超过
±
5％误差或压差小于阈值时停止均衡。
35.当车辆处于下电停车状态时，若电池管理系统1在车辆下电前监测到电池系统压差超过阈值，则进行自激活继续工作，由均衡蓄电池2进行供电，开启“停车均衡”功能，通过充电均衡或放电均衡快速减小压差，若压差小于阈值或均衡时间超过20分钟停止均衡。