專利名稱：基于雙向能量轉移的均衡電池組系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池均衡系統技術領域，尤其涉及一種基于雙向能量轉移的均衡電池組系統。
背景技術：
在新能源汽車和儲能系統的高壓電池組中由于各單體電池的不均衡性嚴重影響著整個電池組的使用壽命，解決單體電池的不均衡性問題已成為高壓電池組系統設計中的關鍵技木。其中，電池組是由若干個電池模組組成，電池模組則是由若干個單體電池組成?，F有的均衡技術中，有的是僅僅基于單個電池模組內部各単體電池間的均衡方案，并不能解決電池模組之間的均衡問題，即不能實現整個高壓電池組內各單體電池之間的均衡；有的則是通過從整車鉛酸電池取電來實現補電均衡，這無疑大大增加了電池管理系統對鉛酸電池的耗電，不符合整車對車載ECU的供電管理要求。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其采用高壓雙向DC/DC電路模塊和公共的內部電源總線，并通過BMS總控單元集中調度整個電池組內啟動均衡的通道數量，可以實現電池模組之間的能量轉移以及內部電源總線與電池組高壓母線之間的能量轉移，從而實現整個電池組內部各單體電池之間的均衡和電池模組之間的均衡，對均衡的能量實現了有效的回收利用，避免由于均衡導致的發熱問題。為了實現上述目的，本發明提供一種基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，包括電池模組、電池管理単元，電池模組之間通過高壓母線串聯，還包括BMS總控單元、高壓雙向DC/DC電路模塊，BMS總控單元的第一端ロ通過內部電源總線與高壓雙向DC/DC電路模塊的第一端ロ連接，BMS總控單元的第二端ロ通過內部CAN總線與高壓雙向DC/DC電路模塊的第二端ロ連接，BMS總控單元的第三端ロ通過內部控制總線與高壓雙向DC/DC電路模塊的第三端ロ連接；所述電池模組通過電池管理単元與內部電源總線及內部CAN總線連接。所述BMS總控單元設置有限壓電路。所述BMS總控單元設置有過壓保護電路。所述BMS總控單元設置有總線電壓實時監控電路。所述電池管理單元設置有電壓采樣電路。所述電池管理單元設置有電池溫度檢測電路。所述電池管理單元設置有模組內電池雙向均衡電路。所述電源總線設置為12V電源總線。本發明有益效果在干I、本發明通過能量雙向轉移實現了能量回饋的有效利用，也解決了由于均衡導致的發熱問題；
2、本發明通過能量雙向轉移實現了電池組內各單體電池之間的均衡；3、本發明通過能量雙向轉移解決了電池組內各電池模組之間的均衡問題，使得電池模組電壓不再出現“臺階”現象，從而增加了整個電池組的使用壽命；4、本發明通過在BMS總控單元設置限壓電路而解決了內部電源總線上的過壓問題，并實現了有效的EMC控制。


圖I是本發明的原理方框圖。圖2是本發明的電池模組之間的能量轉移的原理方框圖。圖3是本發明的從高壓母線到內部電源總線的能量轉移的原理方框圖。
圖4是本發明的從內部電源總線到高壓母線的能量轉移的原理方框圖。在圖I、圖2、圖3和圖4中包括有I——電池模組、2——電池管理単元、3——高壓母線、4——BMS總控單元、5——高壓雙向DC/DC電路模塊。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進ー步的說明。請參考圖1，本發明提供的一種基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，包括電池模組I、電池管理単元2，電池模組I之間通過高壓母線3串聯，還包括BMS總控單元4、高壓雙向DC/DC電路模塊5，BMS總控單元4的第一端ロ通過內部電源總線與高壓雙向DC/DC電路模塊5的第一端ロ連接，BMS總控單元4的第二端ロ通過內部CAN總線與高壓雙向DC/DC電路模塊5的第二端ロ連接，BMS總控單元4的第三端ロ通過內部控制總線與高壓雙向DC/DC電路模塊5的第三端ロ連接；所述電池模組I通過電池管理単元2與內部電源總線及內部CAN總線連接。其中，BMS總控單元4設置有限壓電路；BMS總控單元4設置有過壓保護電路；BMS總控單元4設置有總線電壓實時監控電路；電池管理単元2設置有電壓采樣電路；電池管理單元2設置有電池溫度檢測電路；電池管理単元2設置有模組內電池雙向均衡電路。其中，高壓雙向DC/DC電路模塊5可完成電池組的高壓母線3與內部電源總線之間的雙向能量轉移。每個電池管理單元2 (BMU)完成對應單ー電池模組I內各單體電池的電壓采樣、電池溫度檢測以及模組內的電池雙向均衡功能。BMS總控單元4完成內部電源總線上的過壓保護和總線電壓實時監測，并通過統ー的CAN總線動態調度電池組內各充電均衡和放電均衡通道的數量，維持內部電源總線上能量的動態平衡，最終實現電池組內各單體電池之間的均衡。同時BMS總控單元4和高壓雙向DC/DC電路模塊5之間有互聯控制硬線，當CAN總線出現故障時可以及時控制并監控高壓雙向DC/DC電路模塊5當前的工作狀態，避免了均衡失控。當電池組內需要充電均衡的單體電池數量和需要放電均衡的單體電池數量相等時，如圖2所示，充電均衡和放電均衡的電池管理單元2通過互聯的內部電源總線實現電池模組I之間的能量轉移。當電池組中需要充電均衡的單體電池數量大于需要放電均衡的單體電池數量時，如圖3所示，BMS總控單元4會控制開啟高壓雙向DC/DC電路模塊5，從電池組的高壓母線3轉移能量到內部電源總線。當電池組中需要充電均衡的單體電池數量小于需要放電均衡的單體電池數量時，如圖4所示，BMS總控單元4會控制開啟高壓雙向DC/DC電路模塊5，從內部電源總線轉移能量到電池組的高壓母線3。上述圖2 4中，虛線及箭頭代表能量轉移的方向。綜上所述，本發明采用高壓雙向DC/DC電路模塊5和公共的內部電源總線，并通過BMS總控單元4集中調度整個電池組內啟動均衡的通道數量，可以實現電池模組I之間的能量轉移以及內部電源總線與電池組的高壓母線3之間的能量轉移，從而實現整個電池組內部各單體電池之間的均衡和電池模組I之間的均衡，對均衡的能量實現了有效的回收 利用，避免由于均衡導致的發熱問題。因此，本發明可結合軟件控制實現均衡能量的雙向轉移,從而解決整個電池組內各單體電池的之間和各電池模組I之間的均衡問題。本發明可廣泛應用于新能源汽車和電網儲能系統中需要對電池組內各単體電池實現動態均衡的高壓電池組系統中。電源總線設置為12V電源總線。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實 質和范圍。
權利要求
1.一種基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，包括電池模組、電池管理單兀，電池模組之間通過高壓母線串聯，其特征在于還包括BMS總控單元、高壓雙向DC/DC電路模塊，BMS總控單元的第一端口通過內部電源總線與高壓雙向DC/DC電路模塊的第一端口連接，BMS總控單元的第二端口通過內部CAN總線與高壓雙向DC/DC電路模塊的第二端口連接，BMS總控單元的第三端口通過內部控制總線與高壓雙向DC/DC電路模塊的第三端口連接；所述電池模組通過電池管理單元與內部電源總線及內部CAN總線連接。
2.根據權利要求I所述的基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其特征在于所述BMS總控單元設置有限壓電路。
3.根據權利要求2所述的基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其特征在于所述BMS總控單元設置有過壓保護電路。
4.根據權利要求3所述的基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其特征在于所述BMS總控單元設置有總線電壓實時監控電路。
5.根據權利要求I至4任意一項所述的基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其特征在于所述電池管理單元設置有電壓采樣電路。
6.根據權利要求5所述的基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其特征在于所述電池管理單元設置有電池溫度檢測電路。
7.根據權利要求5所述的基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其特征在于所述電池管理單元設置有模組內電池雙向均衡電路。
8.根據權利要求I所述的基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其特征在于所述電源總線設置為12V電源總線。
全文摘要
本發明涉及電池均衡系統技術領域，尤其涉及一種基于雙向能量轉移的均衡電池組系統，其包括電池模組、電池管理單元、BMS總控單元、高壓雙向DC/DC電路模塊，電池模組通過電池管理單元與內部電源總線及內部CAN總線連接。本發明采用高壓雙向DC/DC電路模塊和公共的內部電源總線，并通過BMS總控單元集中調度整個電池組內啟動均衡的通道數量，實現能量轉移，從而實現整個電池組內部各單體電池之間的均衡和電池模組之間的均衡。
文檔編號H02J7/00GK102664432SQ20121007926
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者成勇, 胡建國, 黃世霖 申請人:東莞新能德科技有限公司