本發(fā)明屬于電池管理系統(tǒng)，涉及一種電池模組均衡-低溫自加熱一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電動(dòng)汽車(chē)和便攜式電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電池模組作為儲(chǔ)能單元，其性能和可靠性至關(guān)重要。電池模組在使用過(guò)程中，由于單體電池之間的不一致性，會(huì)導(dǎo)致電池模組的能量均衡問(wèn)題，影響電池模組的性能和壽命。此外，低溫環(huán)境會(huì)對(duì)電池模組的性能產(chǎn)生顯著影響，導(dǎo)致電池容量下降、內(nèi)阻增大等問(wèn)題，影響電池模組的正常工作。

2、目前，針對(duì)電池模組的均衡和低溫自加熱問(wèn)題，已有一些技術(shù)方案。例如，傳統(tǒng)的均衡方法主要依靠被動(dòng)均衡，即通過(guò)電阻或二極管將soc高的單體電池的電能轉(zhuǎn)移到soc低的單體電池，但其效率較低，且對(duì)電池壽命有一定影響。另外，低溫自加熱方法主要包括外部加熱和內(nèi)部加熱，外部加熱需要額外的加熱裝置，效率較低且能耗較大；內(nèi)部加熱主要依靠電池自身的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量，但其加熱速率較慢，且對(duì)電池壽命有一定影響。

3、因此，目前亟需一種能夠有效解決電池模組均衡和低溫自加熱問(wèn)題的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電池模組均衡-低溫自加熱一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種電池模組均衡-低溫自加熱一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括：

4、電池模組，由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成；

5、電感單元，包括多個(gè)電感，每個(gè)電感的一端與電池模組中的單體電池連接，另一端連接至電感方向切換單元；

6、電感方向切換單元，包括多個(gè)mosfet開(kāi)關(guān)，用于控制電感電流的方向。

7、進(jìn)一步，所述電感方向切換單元包括2n個(gè)mosfet開(kāi)關(guān)，其中n為單體電池?cái)?shù)量。

8、進(jìn)一步，所述mosfet開(kāi)關(guān)按一定規(guī)律排列，使得每個(gè)單體電池與兩個(gè)mosfet開(kāi)關(guān)連接。

9、一種電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，包括：

10、確定均衡目標(biāo)單體，該目標(biāo)單體的狀態(tài)量大于電池模組中所有單體狀態(tài)量的平均值；

11、控制電感方向切換單元，使得均衡目標(biāo)單體放電，并將電能轉(zhuǎn)移至其他單體；

12、通過(guò)產(chǎn)生自加熱電流對(duì)電池模組進(jìn)行加熱。

13、進(jìn)一步，所述狀態(tài)量為電池荷電狀態(tài)soc。

14、進(jìn)一步，所述均衡目標(biāo)單體的soc大于電池模組平均soc預(yù)設(shè)值。

15、進(jìn)一步，所述控制電感方向切換單元包括：

16、產(chǎn)生pwm信號(hào)控制mosfet開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷；

17、根據(jù)均衡目標(biāo)單體在電池模組中的位置選擇不同的mosfet開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。

18、進(jìn)一步，所述產(chǎn)生自加熱電流包括：

19、產(chǎn)生兩對(duì)相角相差180°的pwm信號(hào)；

20、控制電感方向切換單元，使得電池模組中部分單體電池之間產(chǎn)生交流電流。

21、進(jìn)一步，所述部分單體電池?cái)?shù)量相同。

22、進(jìn)一步，所述產(chǎn)生自加熱電流包括：

23、根據(jù)端電壓限制條件確定自加熱控制策略的最大周期；

24、使用最大周期pwm信號(hào)驅(qū)動(dòng)mosfet開(kāi)關(guān)，以提高自加熱有效電流和加熱速率。

25、本發(fā)明的有益效果在于：

26、(1)將均衡和低溫自加熱功能集成于同一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，簡(jiǎn)化了電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本。

27、(2)采用主動(dòng)均衡控制策略，能夠有效實(shí)現(xiàn)電池模組的能量均衡，提高電池模組的容量利用率和使用壽命。

28、(3)采用變周期自加熱控制策略，能夠有效提升加熱速率，使電池模組快速恢復(fù)性能，保證電池模組在低溫環(huán)境下的正常工作。

29、(4)通過(guò)端電壓限制條件確定自加熱控制策略的最大周期，避免了高峰值電壓對(duì)電池模組安全性的影響。

30、(5)本發(fā)明適用于各種類(lèi)型的電池模組，具有較高的通用性和適用性。

31、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種電池模組均衡-低溫自加熱一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于：所述電感方向切換單元包括2n個(gè)mosfet開(kāi)關(guān)，其中n為單體電池?cái)?shù)量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于：所述mosfet開(kāi)關(guān)按一定規(guī)律排列，使得每個(gè)單體電池與兩個(gè)mosfet開(kāi)關(guān)連接。

4.一種電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，其特征在于：包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，其特征在于：所述狀態(tài)量為電池荷電狀態(tài)soc。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，其特征在于：所述均衡目標(biāo)單體的soc大于電池模組平均soc預(yù)設(shè)值。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，其特征在于：所述控制電感方向切換單元包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，其特征在于：所述產(chǎn)生自加熱電流包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，其特征在于：所述部分單體電池?cái)?shù)量相同。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模組均衡-低溫自加熱一體化控制方法，其特征在于：所述產(chǎn)生自加熱電流包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種電池模組均衡?低溫自加熱一體化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法，屬于電池管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括電池模組、電感單元和電感方向切換單元。控制方法包括主動(dòng)均衡控制策略和變周期自加熱控制策略。主動(dòng)均衡控制策略通過(guò)控制MOSFET開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)將SOC高的單體電池的電能轉(zhuǎn)移至其他單體電池，從而實(shí)現(xiàn)電池模組的能量均衡。變周期自加熱控制策略通過(guò)產(chǎn)生兩對(duì)相角相差180°的PWM信號(hào)，控制電感方向切換單元，使得電池模組中部分單體電池之間產(chǎn)生交流電流，從而實(shí)現(xiàn)電池模組的低溫自加熱。本發(fā)明有效實(shí)現(xiàn)了電池模組的能量均衡和低溫自加熱功能，提高了電池模組的綜合性能和使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：眭愛(ài)欣,胡明輝,陳倫國(guó),鄧柯軍,邱程揚(yáng),朱廣曜,馬中奧,夏雪,張螢華,任文豪,杜長(zhǎng)虹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/6