电动汽车锂离子电池组的非耗散型均衡方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电动汽车锂电池的电池组中单体电池的非耗散型均衡方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着汽车保有量的逐年上升，环境问题的日益严峻，能源短缺问题日渐加重，节省能源和降低汽车的污染已成为世界各国政府面临的严峻问题。因此，发展节能减排的电动汽车已经成为各国政府的研究的重点。
[0003]电动汽车是由动力电池提供动力。动力电池的性能复杂且受周围环境与工作环境的影响较大，因此需要管理好这些电池，以提高动力电池的利用率，防止电池出现过充和过放，提高电动汽车的安全性与可靠性。
[0004]单体电池的特性总存在差异，所以锂离子电池组在充放电时各单体电池电压也不尽相同，这就导致了有的电池已经充满有的则还继续在充电。另外，当充电终止时，各电池电荷没有达到均衡，这样又会导致放电的不均衡，造成某些电池深度放电，减损电池寿命。所以必须要采用电池管理系统，对电池的充放电进行均衡。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种简单高效的均衡方法，通过由铅酸电池模块、电池监测电路、电池均衡电路以及由若干个单体电池串联连接组成的电池串组成的电池非耗散性均衡系统，来实现电动汽车电池之间的均衡，从而延长了电池的使用寿命，增加了电动汽车的续航里程。
[0006]本发明是这样来实现上述目的的:
电动汽车锂离子电池组的非耗散型均衡方法，电动车锂离子电池组的每个单体电池分别设有电池均衡电路，电池均衡电路的低压端与单体电池连接，电池均衡电路的高压端连接铅酸电池；有电池监测电路检测每个单体电池的电压，并计算获得锂离子电池组所有单体电池的平均电压，根据平均电压设定上阈值和下阈值，每个单体电池的电压与上阈值和下阈值进行比较；电压低于下阈值的单体电池相对应的变换电路启动由铅酸电池输出电量经电池均衡电路降压后向该单体电池充电；电压高于上阈值的单体电池相对应的变换电路启动由该单体电池输出电量经电池均衡电路升压后向铅酸电池充电。
[0007]其中，所述电池监测电路经通信总线连接至上位机，上位机获得电池监测电路检测到的每个单体电池的电压并计算获得平均电压并设定上阈值及下阈值，同时上位机输出控制信号至电池均衡电路。
[0008]其中，所述电池均衡电路至少包括变压器及开关电路，所述变压器的初级线圈及次级线圈分别串联低压端开关电路及高压端开关电路。
[0009]其中，所述低压端开关电路及高压端开关电路为开关晶体管；当相应的单体电池电压低于下阈值时，先打开高压端的开关晶体管I，并关闭低压端的开关晶体管II，然后关闭开关晶体管I并打开开关晶体管II，重复上述工作步骤，铅酸电池输出电量经变压器降压后输出至相应的单体电池；当相应的单体电池电压高于上阈值时，先打开低压端的开关晶体管II，并关闭高压端的开关晶体管I，然后关闭开关晶体管II并打开开关晶体管I，重复上述工作步骤，相应的单体电池输出电量经变压器升压后输出至铅酸电池。
[0010]其中，所述开关晶体管I及开关晶体管II分别串联有电流检测电阻I及电流检测电阻II，有电流检测单元分别连接至电流检测电阻I及电流检测电阻II。
[0011]其中，当相应的单体电池电压低于下阈值时，打开高压端的开关晶体管I，并关闭低压端的开关晶体管II，铅酸电池输出电量经变压器的次级线圈、开关晶体管1、电流检测电阻I形成放电回路，电流检测单元检测到放电回路的电流，当放电回路电流达峰值时，关闭开关晶体管I，打开需充电单体电池相应的开关晶体管II，变压器初级线圈、开关晶体管I1、电流检测电阻I1、相应单体电池形成充电回路，电流检测单元检测到充电回路的电流，当充电回路电流为零，关闭开关晶体管II，重复上述工作步骤至相应的单体电池完成平衡；当相应的单体电池电压高于上阈值时，打开低压端的开关晶体管II，并关闭高压端的开关晶体管I，相应的单体电池输出电量经变压器的初级线圈、开关晶体管I1、电流检测电阻II形成放电回路，电流检测单元检测到放电回路的电流，当放电回路电流达峰值时，关闭开关晶体管II，打开需高压端的开关晶体管I，变压器次级线圈、开关晶体管1、电流检测电阻1、铅酸电池形成充电回路，电流检测单元检测到充电回路的电流，当充电回路电流为零，关闭开关晶体管I，重复上述工作步骤至相应的单体电池完成平衡。
[0012]本发明的有益效果是:锂离子电池组中电量较高的单体电池通过电压变换后将电量转移到12V/24V的铅酸电池，锂离子电池组中电量较低的单体电池通过电压变换后从铅酸电池中获取电量，从而实现锂离子电池组的电量平衡，也就是锂离子电池组中每个单体电池直接与铅酸电池实现平衡，而不需要锂离子电池组中单体电池之间相互进行平衡的复杂设计，简化了电池均衡电路的设计，减少了现有均衡电路中昂贵的高压差DC/DC转换器，提高了效率同时也降低了制造成本。
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明电池均衡电路中变压器部分的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]现有的电动汽车锂离子电池组的非耗散型的均衡方法一般是在锂离子电池组与锂离子电池组之间进行均衡后，再通过锂离子电池组内的单体电池之间进行均衡，由于现有的电动锂电池的电池组电压一般为200V~400V之间，由于电压较高，如果采用单体电池与其他电池组进行均衡，需要实现锂电池电压3.7V与锂离子电池组200V~400V之间的电压转换，因此这种方案所采用的高压差DC/DC转换器电路设计很复杂且价格昂贵。参照图1及图2，本发明所涉及的电动汽车锂离子电池组的非耗散型均衡方法，电动车锂离子电池组的每个单体电池分别设有电池均衡电路，电池均衡电路的低压端与单体电池连接，电池均衡电路的高压端连接铅酸电池；有电池监测电路检测每个单体电池的电压，并计算获得锂离子电池组的所有单体电池的平均电压，根据平均电压设定上阈值和下阈值，每个单体电池的电压与上阈值和下阈值进行比较；电压低于下阈值的单体电池相对应的变换电路启动由铅酸电池输出电量经电池均衡电路降压后向该单体电池充电；电压高于上阈值的单体电池相对应的变换电路启动由该单体电池输出电量经电池均衡电路升压后向铅酸电池充电。由于汽车作为启动或者其他设备如收音机、鼓风机、照明、雨刮器等都是需要使用12V或24V的铅酸电池进行供电，因此现有的汽车都必须配备铅酸电池。由于铅酸电池的电压与单体电池的电压相对较为相近，因此本发明采用了铅酸电池作为锂电池均衡的一个中间载体，通过相对简单的电压变换电路即可实现，而且每个锂电池皆直接与铅酸电池实现平衡，其平衡过程是锂离子电池组中电量较高的单体电池通过电压变换后将电量转移到12V/24V的铅酸电池，锂离子电池组中电量较低的单体电池通过电压变换后从铅酸电池中获取电量，从而实现锂离子电池组的电量平衡，也就是锂离子电池组中每个单体电池直接与铅酸电池实现平衡，上述设计不需要锂离子电池组中单体电池之间相互进行平衡的复杂设计，简化了电池均衡电路的设计，减少了现有均衡电路中昂贵的DC/DC转换器，提高了效率同时也降低了制造成本。
[0015]其中电池监测电路可以采用LTC6804集成电路实现多大12个串联电池的电压检测且具有低于1.2mV的总测量误差，以保证每个单体电池的电压得到准确的测量，但是电池监测电路之间一般是不具备统计的能力，因此需要优选采用上位机实现电压数据的收集、统计及运算，电池监测电路经通信总线连接至上位机