本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力電池組快速均衡控制裝置。

背景技術(shù)：

新能源汽車動(dòng)力電池組由多個(gè)單體電池串聯(lián)組成，其狀態(tài)的好壞和壽命長短直接影響整車性能。電池由于生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、使用環(huán)境不一致等因素的影響，電池組內(nèi)的各個(gè)單體電池總存在一定程度的不一致性。加入均衡管理的電池組，整體性能將得到一定程度的高，電池均衡控制管理有助于提高電池組整體容量和電池的充放電深度，電池組進(jìn)行均衡管理是很必要的。

目前電池均衡控制主要有分流電阻法、DC/DC變流器法、開關(guān)電容法、飛渡電容法等，這些方法能量損耗比較大，耗時(shí)比較長，尋找更合理、更高效、更方便的電動(dòng)汽車電池均衡控制管理的方法，這一直是本申請人致力研究的內(nèi)容之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種有效提高動(dòng)力電池組性能,能夠快速均衡電池的動(dòng)力電池組快速均衡控制裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型動(dòng)力電池組快速均衡控制裝置采用的技術(shù)方案是：

一種動(dòng)力電池組快速均衡控制裝置，包括：用于檢測各個(gè)單體電 池和電池組SoC的電池檢測模塊、組間均衡控制模塊、組內(nèi)均衡控制模塊、組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊和組間能量轉(zhuǎn)移模塊，組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊通過組內(nèi)母線與各個(gè)單體電池連接，組內(nèi)母線與各個(gè)單體電池之間設(shè)置有組內(nèi)開關(guān)，組內(nèi)均衡控制模塊控制各個(gè)組內(nèi)開關(guān)的斷開和閉合，組間能量轉(zhuǎn)移模塊通過組間母線與各個(gè)電池組的組內(nèi)母線連接，各個(gè)組內(nèi)母線與組間母線之間設(shè)置有組間開關(guān)，組間均衡控制模塊控制各個(gè)組間開關(guān)的斷開和閉合；

組間均衡控制模塊，根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC判斷每一組的不均衡狀態(tài)，判斷哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量；組間均衡控制模塊根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的電池組，從該電池組中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的單體電池，選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的電池組，從該電池組中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的單體電池，兩個(gè)單體電池之間進(jìn)行能量均衡；閉合能量輸出的單體電池的組內(nèi)開關(guān)和該單體電池所在的電池組的組間開關(guān)，把能量轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)到組間能量轉(zhuǎn)移模塊，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)和所述的組間開關(guān)，閉合能量轉(zhuǎn)入的單體電池的組間開關(guān)和組內(nèi)開關(guān)，將組間能量轉(zhuǎn)移模塊的能量轉(zhuǎn)移完成后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)和所述的組間開關(guān)，完成組間能量均衡；

組內(nèi)均衡控制模塊，根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，判斷組內(nèi)哪些電池需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，組內(nèi)哪些電池需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量；組內(nèi)均衡控制模塊根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，根據(jù)能量 均衡的需要選出一個(gè)能量轉(zhuǎn)出的單體電池，已經(jīng)選出參加組間均衡的除外，和一個(gè)能量轉(zhuǎn)入的單體電池，已經(jīng)選出參加組間均衡的除外，進(jìn)行能量均衡；閉合能量輸出的單體電池的組內(nèi)開關(guān)，把能量轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)到、組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)，閉合能量轉(zhuǎn)入的單體電池的組內(nèi)開關(guān)，將組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊的能量轉(zhuǎn)移完成后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)，完成組內(nèi)能量均衡。

所述的組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊和組間能量轉(zhuǎn)移模塊采用電感。利用電感作為能量轉(zhuǎn)移模塊，能量轉(zhuǎn)移不受電壓影響。

一種動(dòng)力電池組快速均衡控制方法，先對由多個(gè)單體電池串聯(lián)組成的動(dòng)力電池組進(jìn)行分組，分成若干個(gè)電池組，根據(jù)監(jiān)測到的電壓、電流、溫度等條件分別估算單體電池、電池組和整個(gè)動(dòng)力電池組的SoC，根據(jù)每個(gè)電池組的SoC判斷每一組的不均衡狀態(tài)，判斷哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量，根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的單體電池，選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的單體電池，進(jìn)行能量均衡；根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，根據(jù)能量均衡的需要選出一對單體電池，已經(jīng)選出參加組間均衡的除外，進(jìn)行能量均衡。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

組間均衡和組內(nèi)均衡同時(shí)進(jìn)行，互不干擾，組內(nèi)單體電池和組外單體電池可以任意配對均衡，組內(nèi)均衡和組間均衡都是通過單體電池 均衡實(shí)現(xiàn)的，均衡時(shí)間幾乎相同，不需要大功率元器件。在于不顯著增加硬件成本和人力成本的條件下，利用組間均衡控制模塊和組內(nèi)均衡控制模塊進(jìn)行電池均衡管理，更高效、更合理的快速均電池衡，電池均衡時(shí)間大大縮短，電池均衡效率極大提高，電池均衡質(zhì)量得到保證，穩(wěn)定性好。

附圖說明

圖1為動(dòng)力電池組快速均衡控制裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

一種動(dòng)力電池組快速均衡控制方法，先對由多個(gè)單體電池串聯(lián)組成的動(dòng)力電池組進(jìn)行分組，分成若干個(gè)電池組，根據(jù)監(jiān)測到的電壓、電流、溫度等條件分別估算單體電池、電池組和整個(gè)動(dòng)力電池組的SoC(SOC，全稱是State of Charge，荷電狀態(tài)，也叫剩余電量，代表的是電池使用一段時(shí)間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值)，根據(jù)每個(gè)電池組的SoC判斷每一組的不均衡狀態(tài)，判斷哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量，根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的單體電池，選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的單體 電池，進(jìn)行能量均衡；根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，根據(jù)能量均衡的需要選出一對單體電池，已經(jīng)選出參加組間均衡的除外，進(jìn)行能量均衡。

如圖1所示，一種動(dòng)力電池組快速均衡控制裝置，包括：用于檢測各個(gè)單體電池和電池組SoC的電池檢測模塊1、組間均衡控制模塊2、組內(nèi)均衡控制模塊3、組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊4和組間能量轉(zhuǎn)移模塊5，組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊4通過組內(nèi)母線6與各個(gè)單體電池7連接，組內(nèi)母線6與各個(gè)單體電池7之間設(shè)置有組內(nèi)開關(guān)8，組內(nèi)均衡控制模塊3控制各個(gè)組內(nèi)開關(guān)8的斷開和閉合，組間能量轉(zhuǎn)移模塊5通過組間母線9與各個(gè)電池組的組內(nèi)母線連接6，各個(gè)組內(nèi)母線6與組間母線之間設(shè)置有組間開關(guān)10，組間均衡控制模塊2控制各個(gè)組間開關(guān)10的斷開和閉合；

組間均衡控制模塊，根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC判斷每一組的不均衡狀態(tài)，判斷哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量；組間均衡控制模塊根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的電池組，從該電池組中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的單體電池，選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的電池組，從該電池組中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的單體電池，兩個(gè)單體電池之間進(jìn)行能量均衡；閉合能量輸出的單體電池的組內(nèi)開關(guān)和該單體電池所在的電池組的組間開關(guān)，把能量轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)到組間能量轉(zhuǎn)移模塊，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)和所述的組間開關(guān)，閉合能量轉(zhuǎn)入的單體電池的組間開關(guān)和組內(nèi)開關(guān)，將組間能量轉(zhuǎn)移模塊的能量轉(zhuǎn)移完成 后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)和所述的組間開關(guān)，完成組間能量均衡；

組內(nèi)均衡控制模塊，根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，判斷組內(nèi)哪些電池需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，組內(nèi)哪些電池需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量；組內(nèi)均衡控制模塊根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，根據(jù)能量均衡的需要選出一個(gè)能量轉(zhuǎn)出的單體電池，已經(jīng)選出參加組間均衡的除外，和一個(gè)能量轉(zhuǎn)入的單體電池，已經(jīng)選出參加組間均衡的除外，進(jìn)行能量均衡；閉合能量輸出的單體電池的組內(nèi)開關(guān)，把能量轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)到、組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)，閉合能量轉(zhuǎn)入的單體電池的組內(nèi)開關(guān)，將組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊的能量轉(zhuǎn)移完成后斷開所述的組內(nèi)開關(guān)，完成組內(nèi)能量均衡。

所述的組內(nèi)能量轉(zhuǎn)移模塊和組間能量轉(zhuǎn)移模塊采用電感。利用電感作為能量轉(zhuǎn)移模塊，能量轉(zhuǎn)移不受電壓影響。

本實(shí)用新型采用組間均衡控制模塊和組內(nèi)均衡控制模塊兩個(gè)模塊，組間均衡控制模塊控制能量在各個(gè)電池組之間轉(zhuǎn)移，組內(nèi)均衡控制模塊控制同組內(nèi)各個(gè)單體電池之間能量轉(zhuǎn)移。先對由多個(gè)單體電池串聯(lián)組成的動(dòng)力電池組進(jìn)行分組，不妨設(shè)每組10個(gè)單體電池串聯(lián)，電池檢測模塊根據(jù)監(jiān)測到的電壓、電流、溫度等條件分別估算單體電池、電池分組和整個(gè)動(dòng)力電池組的SoC,組間均衡控制模塊根據(jù)每個(gè)電池組的SoC判斷每一組的不均衡狀態(tài)，判斷哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量，組間均衡控制模塊根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn) 出的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的單體電池，選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的單體電池，進(jìn)行能量均衡；組內(nèi)均衡控制模塊根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，根據(jù)能量均衡的需要選出一對單體電池(已經(jīng)選出參加組間均衡的除外)進(jìn)行能量均衡；閉合能量輸出的單體電池連接母線的開關(guān)，把能量轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)到能量轉(zhuǎn)移模塊，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開開關(guān)，閉合能量轉(zhuǎn)移模塊到能量轉(zhuǎn)入的單體電池之間的開關(guān)，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開開關(guān)，完成能量均衡。組間均衡和組內(nèi)均衡同時(shí)進(jìn)行，互不干擾。組內(nèi)單體電池和組外單體電池可以任意配對均衡，組內(nèi)均衡和組間均衡都是通過單體電池均衡實(shí)現(xiàn)的，均衡時(shí)間幾乎相同，不需要大功率元器件，利用電感作為能量轉(zhuǎn)移模塊，能量轉(zhuǎn)移不受電壓影響。

本實(shí)用新型在于不顯著增加硬件成本和人力成本的條件下，利用組間均衡控制模塊和組內(nèi)均衡控制模塊進(jìn)行電池均衡管理，同一款120單體電池串聯(lián)的電池包，利用電感作為能量轉(zhuǎn)移模塊，電池均衡時(shí)間大大縮短。

如圖1所示：

1、組間均衡控制模塊：組間均衡控制模塊根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC判斷每一組的不均衡狀態(tài)，判斷哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，哪些電池組需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量；

2、組內(nèi)均衡控制模塊：組內(nèi)均衡控制模塊根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，判斷組內(nèi)哪些電池需要能量轉(zhuǎn) 出，需要轉(zhuǎn)出多少能量，組內(nèi)哪些電池需要能量轉(zhuǎn)入，需要轉(zhuǎn)入多少能量；

3、組間均衡控制：組間均衡控制模塊根據(jù)每一個(gè)電池組的SoC選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)出的單體電池，選擇一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的電池組，從中選出一個(gè)需要能量轉(zhuǎn)入的單體電池，兩個(gè)單體電池之間進(jìn)行能量均衡；

4、組內(nèi)均衡控制：組內(nèi)均衡控制模塊根據(jù)組內(nèi)單體電池的SoC判斷組內(nèi)單體電池的不均衡狀態(tài)，根據(jù)能量均衡的需要選出一個(gè)能量轉(zhuǎn)出的單體電池(已經(jīng)選出參加組間均衡的除外)和一個(gè)能量轉(zhuǎn)入的單體電池(已經(jīng)選出參加組間均衡的除外)進(jìn)行能量均衡；

5、能量均衡：閉合能量輸出的單體電池連接匯流母線的開關(guān)，把能量轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)到能量轉(zhuǎn)移模塊，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開開關(guān)，閉合能量轉(zhuǎn)移模塊到能量轉(zhuǎn)入的單體電池之間的開關(guān)，完成能量轉(zhuǎn)移后斷開開關(guān)，完成能量均衡；

6、均衡控制策略：首先對電池狀態(tài)進(jìn)行檢測，依據(jù)采集的數(shù)據(jù)分析電池組的狀態(tài)，判斷是否需要均衡，如果滿足組間均衡的條件，開啟組間均衡，如果滿足組內(nèi)均衡的條件，開啟組內(nèi)均衡，組間均衡和組內(nèi)均衡同時(shí)進(jìn)行，互不干擾，組內(nèi)均衡和組間均衡都是通過單體電池均衡實(shí)現(xiàn)的，均衡時(shí)間幾乎相同，不需要大功率元器件，利用電感作為能量轉(zhuǎn)移模塊，能量轉(zhuǎn)移不受電壓影響，一個(gè)均衡周期結(jié)束后進(jìn)入下一個(gè)周期，如此循環(huán)。