本發(fā)明涉及一種移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電流均衡控制電路。

背景技術(shù)：

針對電動汽車建立的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，主要是固定式的，不能靈活移動。在電動汽車的實際使用過程中，由于人為疏忽或設(shè)備故障，有時會出現(xiàn)在行駛途中的電動汽車因為電能耗盡而不能繼續(xù)行駛到充換電點的情況。針對上述意外情況，研制可自由移動式的充電單元為電動汽車補充能源是非常有必要的，因此提出了專為電動汽車供電的移動充電寶的概念。

移動式充電寶是一種可自由移動的電動汽車的應(yīng)急電源裝置，電池儲能單元是移動式充電寶的重要組成部分。由于制作工藝、工作溫度、老化等的方面的影響，電池組內(nèi)單體電池在容量、內(nèi)阻、端電壓等方面不一致。這種不一致性顯著影響了動力電池組的壽命、效率和整體容量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電流均衡控制電路，可以實現(xiàn)對串聯(lián)動力電池組充電過程的均衡控制，使電池組內(nèi)的電池單元充分地發(fā)揮其儲能潛能，延長使用壽命，顯著改善了移動式充電寶的儲能效果和能量轉(zhuǎn)換效率。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電流均衡控制電路，用于自動識別電池組中各個電池的個體差異，并自適應(yīng)調(diào)整充電電流，其特征在于，所述電流均衡控制電路包括續(xù)流二極管和若干個電流均衡控制單元，所述若干個電流均衡控制單元與電池組中的若干個電池一一對應(yīng)；所述若干個電池依次串聯(lián)組成所述電池組；所述續(xù)流二極管的負極與電池組的正極相連，所述續(xù)流二極管的正極與所述電池組的負極相連；每個所述電流均衡控制單元均包括功率開關(guān)、電感和二極管，所述電池的一端、功率開關(guān)、電感和電池的另一端依次相連，所述二極管的負極與所述功率開關(guān)和電感的相接端相連，所述若干個電流均衡控制單元的二極管依次串聯(lián)，且最后一個所述電流均衡控制單元的二極管的正極與相應(yīng)的電池和電感的相接端相連。

本發(fā)明的移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電流均衡控制電路，可以實現(xiàn)對串聯(lián)動力電池組充電過程的均衡控制，使電池組內(nèi)的電池單元充分地發(fā)揮其儲能潛能，延長使用壽命，顯著改善了移動式充電寶的儲能效果和能量轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電流均衡控制電路的電路圖；

圖2為移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電池充電控制策略的框圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對其具體實施方式進行詳細地說明：

充電寶電池組BAT是有由若干電池串聯(lián)構(gòu)成，是能量儲存的重要元件。為了將能量儲存在電池中，需要將市電轉(zhuǎn)換為合適電壓水平的直流電，然后通過控制電路根據(jù)電池的充電特性，逐步將能量轉(zhuǎn)換為電池內(nèi)部的化學(xué)能。由于電池組有數(shù)量較多的電池單元構(gòu)成，在參數(shù)和特性等方面分別存在一定的差異，在電能逐步轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過程中，針對電池單元不同點特性度其充電放電過程進行必要控制，對發(fā)揮電池的效能，縮短充電時間，提高充電效率具有非常重要的作用。

請參閱圖1，本發(fā)明的最佳實施例，一種移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電流均衡控制電路，包括續(xù)流二極管Dn+1和若干個電流均衡控制單元，若干個電流均衡控制單元與電池組中的若干個電池BT1～BTn一一對應(yīng)；若干個電池BT1～BTn依次串聯(lián)組成電池組；續(xù)流二極管Dn+1的負極與電池組的正極相連，續(xù)流二極管Dn+1的正極與電池組的負極相連；每個電流均衡控制單元均包括功率開關(guān)、電感和二極管，電池的一端、功率開關(guān)、電感和電池的另一端依次相連，二極管的負極與功率開關(guān)和電感的相接端相連。電流均衡控制電路主要元器件有：電感L1～Ln、電容C1～Cn、功率開關(guān)管Q1～Qn及二極管D1～Dn+1，若干個電流均衡控制單元的二極管D1～Dn依次串聯(lián)，且最后一個電流均衡控制單元的二極管Dn的正極與相應(yīng)的電池BTn和電感Ln的相接端相連。

電流均衡控制電路可以實現(xiàn)對成組串聯(lián)的電池BT1～BTn均衡充電，當(dāng)與某個電池單元對應(yīng)的功率開關(guān)管導(dǎo)通時，電池單元被旁路，充電電流不流經(jīng)對應(yīng)的電池單元，否則將對電池單元充電。系統(tǒng)中設(shè)置的二極管起到續(xù)流作用，可以避免在回路中形成比較高的反向電壓影響損壞電池和充電器件。在實際使用時，可用PWM控制信號對功率開關(guān)管的通斷進行控制，通過占空比調(diào)節(jié)各個電池單元充電的快慢，最終維持電池的SOC值之間只存在非常小的差異。

請參閱圖2，電池充電控制策略主要以電壓差、電壓差變化率和單體電池溫度作為3個主要輸入?yún)?shù)?？刂撇呗砸源?lián)電池組單元的平均電壓Va作為參考輸入，以實際測量的單體電池端電壓V作為主要控制參數(shù)，PI控制器以端電壓V和組內(nèi)平均電壓Va作為輸入，輸出控制量(PWM信號的占空比)調(diào)節(jié)充電過程。控制策略首先根據(jù)監(jiān)測的電壓差異e_v、電壓差變化率，在其論域內(nèi)模糊化，然后根據(jù)規(guī)則通過模糊運算的方法確定控制器的P、I控制參數(shù)。同時單獨針對P控制參數(shù)，在模糊推理結(jié)論基礎(chǔ)上進行線性比例修正。

充電控制模塊對單體電池的充電控制策略采用模糊PI控制器的策略，模糊自適應(yīng)控制策略主要以電壓差、電壓差變化率和單體電池溫度作為三個主要輸入?yún)?shù)。電流均衡控制電路采用的模糊PI控制策略，模糊PI控制策略以串聯(lián)電池組單元的平均電壓作為參考輸入，以實際測量的單體電池端電壓作為主要控制參數(shù)，PI控制器以端電壓和組內(nèi)平均電壓作為輸入，輸出控制量(PWM信號的占空比)調(diào)節(jié)充電過程?？刂撇呗砸噪妷翰?、電壓差變化率和單體電池溫度三個主要參數(shù)為基礎(chǔ)，對PI控制器的系數(shù)進行整定。模糊PI控制策略首先根據(jù)監(jiān)測的電壓差異、電壓差變化率，在其論域內(nèi)模糊化，然后根據(jù)規(guī)則通過模糊運算的方法確定控制器的P、I參數(shù)?？紤]到溫度對控制器參數(shù)的影響，實際輸出的P控制參數(shù)在模糊控制的輸出參數(shù)上做適當(dāng)修正，具體的經(jīng)驗公式如下：

P＝P_fuzzy(1+k*Δt) (1)

式(1)中，P為實際輸出的P控制參數(shù)；P_fuzzy為模糊推理獲取的控制參數(shù)；Δt為單體電池和組內(nèi)電池單元平均溫度之差；k為溫度修正系數(shù)，隨電池種類變化。

PI控制器的實際輸出計算公式如下：

U＝P*α*△V+I*β*∫△V (2)

式(2)中，U為輸出的PWM占空比[0％,100％]；△V為電池電壓偏差；α,β為PI控制參數(shù)換算系數(shù)，α,β為常量，在控制器調(diào)試階段根據(jù)電池組配置和電池的工藝參數(shù)整定。

綜上所述，本發(fā)明的移動式充電寶電池管理系統(tǒng)的電流均衡控制電路，可以實現(xiàn)對串聯(lián)動力電池組充電過程的均衡控制，使電池組內(nèi)的電池單元充分地發(fā)揮其儲能潛能，延長使用壽命，顯著改善了移動式充電寶的儲能效果和能量轉(zhuǎn)換效率。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。