一种电池均衡电路和电池均衡控制方法

本发明涉及电池管理领域，具体而言，涉及一种电池均衡电路和电池均衡控制方法。

背景技术：

1、在电动汽车高速发展的今天，续驶里程和电池寿命是制约电动汽车发展的重要因素；而电池的不一致性问题又是影响续驶里程和电池寿命的重要因素，所以解决电池的不一致性问题显得尤为重要。

2、目前解决电池的不一致性问题的方法有充电均衡与被动均衡两种方法：充电均衡即充电均衡，其建立的复杂的电容电路基础上，其电路控制复杂、在整个电池组的均衡的过程中，均衡速度慢；被动均衡为目前主流方法，通过在行车和充电过程中，实时测量各单体电池的参数(如：soc、电压等)后进行对比，将高能量的电池接入电阻消耗多余电量，使其降至相对均衡的标准，从而提高电池的一致性；但被动均衡控制在实现过程中，对高能量电池进行耗散时，往往会造成能量过度浪费；同时，对能量较高的电池采取单一模式，即能量耗散，所以会加长整个均衡的时间；散热过程中也会产生较大的热量，加重散热系统的工作负担，也增加了安全隐患。

3、因此，需要一种电池均衡控制方案，能够在当前使用最多的被动均衡电路结构的基础上进行改造，能够减低被动均衡的能量损耗，提高运行环境的安全性，并整体上提升均衡效率。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本申请提供了一种电池均衡电路，包括：

2、单体电池：多个单体电池构成电池模组：

3、被动均衡单元：包括多个均衡电阻，一个单体电池与一个均衡电阻串联构成一个被动均衡电路，被动均衡电路连接后，用于单体电池降低soc；

4、充电均衡单元：包括低压电源、直流变压器与多个整流二极管，其中，一个所述单体电池与一个所述整流二极管串联连接，所述充电均衡单元与一个所述单体电池并联构成充电均衡电路，所述充电均衡电路连接后，用于为所述单体电池提升soc；

5、均衡切换单元：由多组第一开关和第二开关构成，第一开关包括mos开关sn-1和mos开关sn-2，第二开关为mos开关kn；一个所述单体电池通过第一开关与充电均衡单元并联连接；一个单体电池通过第二开关与被动均衡单元串联连接。

6、其中，第一开关为闭合状态时，充电均衡单元与单体电池线路连通，单体电池处于充电均衡状态；

7、第二开关为闭合状态时，被动均衡单元与单体电池线路连通，体电池处于被动均衡状态；

8、第一开关与所述第二开关同时为关断状态时，单体电池处于不均衡状态。

9、进一步的，第一开关为闭合状态时，第二开关为关断状态；第二开关为闭合状态时，第一开关为关断状态。

10、进一步的，充电均衡单元还包括多个整流二极管，其中，一个单体电池与一个整流二极管串联连接。

11、另一方面，本发明提出了一种电池均衡控制方法，由电池管理系统基于本发明提出的电池均衡电路实现，包括以下步骤：

12、获取单体电池均衡状态值、低压电源soc值；其中状态值包括单体电池的实时soc值、环境温度值；

13、确定均衡标准值区间；

14、根据电池均衡状态值与均衡标准值区间判断均衡控制模式，其中均衡控制模式包括：充电均衡、被动均衡、不均衡和均衡失败；

15、根据均衡控制模式生成均衡控制指令，向均衡切换单元发送均衡控制指令。

16、其中，确定均衡标准值区间具体包括：

17、提取所有单体电池的实时soc值，定义实时soc值的平均值为均衡标准值soc_avr；

18、其中，均衡标准值区间的上限定义为soc_avr+m，下限定义为soc_avr-m，其中，m为浮动系数。

19、其中，判断均衡控制模式包括：

20、单体电池的实时soc值处于均衡标准值区间时，定义均衡控制模式为不均衡；

21、单体电池的实时soc值低于所述均衡标准值区间的下限时，如果低压电源soc值大于40％，定义均衡控制模式为充电均衡；

22、单体电池的实时soc值高于均衡标准值区间的上限时，如果环境温度值小于50摄氏度，均衡控制模式定义为被动均衡。

23、进一步的，均衡控制模式为均衡失败时，判断均衡控制模式后还需要定义均衡失败信息，包括：

24、单体电池的实时soc值低于均衡标准值区间的下限时，如果低压电源soc值低于40％，均衡控制模式定义为均衡失败，均衡失败信息为低压电源电压过低均衡失败；

25、单体电池的实时soc值高于所述均衡标准值区间的上限时，如果环境温度值高于50摄氏度，均衡控制模式定义为均衡失败，均衡失败信息为温度过高均衡失败。

26、进一步的，向所述均衡切换单元发送所述均衡控制指令包括：

27、均衡控制模式为充电均衡时，向电池均衡电路的第一开关发送闭合指令；

28、均衡控制模式为被动均衡时，向电池均衡电路的第二开关发送闭合指令；

29、均衡控制模式为不均衡时，向所述电池均衡电路的第一开关和第二开关发送关断指令；

30、均衡控制模式为均衡失败时，向电池均衡电路的第一开关和第二开关发送关断指令，并向整车控制器发送均衡失败信息。

31、根据本发明，可以减低被动均衡的能量损耗和提升均衡效率，提高动力电池的使用寿命和安全性。

技术特征：

1.一种电池均衡电路，其特征在于，所述电池均衡电路包括：

2.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于，所述第一开关为闭合状态时，所述充电均衡单元与所述单体电池线路连通，所述单体电池处于充电均衡状态；

3.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于，所述第一开关为闭合状态时，所述第二开关为关断状态；所述第二开关为闭合状态时，所述第一开关为关断状态。

4.一种电池均衡控制方法，由电池管理系统基于根据权利要求1至3所述的电池均衡电路实现，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的电池均衡控制方法，其特征在于，所述确定均衡标准值区间包括：

6.根据权利要求4所述的电池均衡控制方法，其特征在于，所述判断均衡控制模式包括：

7.根据权利要求4所述的电池均衡控制方法，其特征在于，所述均衡控制模式为均衡失败时，所述判断均衡控制模式后定义均衡失败信息，包括：

8.根据权利要求5所述的电池均衡控制方法，其特征在于，所述向所述均衡切换单元发送所述均衡控制指令包括：

9.根据权利要求7所述的电池均衡控制方法，其特征在于，所述均衡控制模式为均衡失败时，向整车控制器发送均衡失败信息。

技术总结
本发明公开了一种电池均衡电路，包括：单体电池；被动均衡单元：被动均衡电路连接后，用于所述单体电池降低SOC；充电均衡单元：充电均衡电路连接后，用于为所述单体电池提升SOC；均衡切换单元：由多组第一开关和第二开关构成；一个所述单体电池通过第一开关与充电均衡单元串联连接；一个所述单体电池通过第二开关与被动均衡单元串联连接。根据上述技术方案，可以减低被动均衡的能量损耗和提升均衡效率，提高动力电池的使用寿命和安全性。

技术研发人员：郑伟光,黄兴华,许恩永,张成涛,徐小红,韦尚军
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1