主动均衡管理系统的制作方法

1.本实用新型涉电池管理领域，尤其涉及主动均衡管理系统。


背景技术：

2.目前市场上，每个单体电池的内阻、标称容量及老化系数都不一样，一个成组好的电池模组，总会存在单体电池之间的差异性，并且随着电池模组充放电循环次数的增加，单体电池之间的一致性差异会越来越大，最终导致整个电池模组的充放电容量会越来越小，严重影响电池模组使用性能和使用寿命。因此，针对电池模组会配置主动均衡系统，来提升电池模组的一致性，提高其充放电性能和使用寿命。
3.目前主动均衡方案是采用外部接一个双向dc/dc，内部采用开关电子阵列，通过控制开关电子阵列的方式进行对高能量电池向低能量电池的能量转移。此方案同一个时刻只能对其中一串电池进行均衡，均衡效率低，而且最大均衡电流一般在5a，适用于700ah以内的中、小容量电池模组的均衡，对于700ah以上的大容量电池模组，均衡效率及可靠性降低，如果要把均衡电流做大，开关电源的体积也会相应很大，占用空间。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种主动均衡管理系统，适用于各种容量的电池模组，且均衡效率高。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种主动均衡管理系统，用于具有n串单体电池的电池模组，包括主控制器以及与所述主控制器通讯连接的数据采集模块，所述数据采集模块与所述电池模组连接，并采集所述单体电池的电压，传送至所述主控制器；还包括n-1个主动均衡模组，每个所述主动均衡模组连接于相邻两个所述单体电池之间，所述n-1个主动均衡模组之间串联，所述n为》1的自然整数，每个所述主动均衡模组，并联有m个主动均衡模块，所述均衡模块用于电池均衡，每个所述主动均衡模块与所述主控制器连接，所述m为》1的自然整数,当所述主控制器检测到所述单体电池之间的电压有差异，所述主控制器控制相应的主动均衡模块启动，以调节所述电池模组中各单体电池的电量。
6.可选的，所述数据采集模块为模拟前端芯片，通过所述模拟前端芯片采集所述单体电池的电压及温度，传送到所述主控制器。
7.可选的，所述主动均衡模块内设有均衡开关，所述主控制器通过控制所述均衡开关的闭合，来启动均衡。
8.可选的，相邻两个所述主动均衡模组内的主动均衡模块一一对应串联。
9.可选的，所述主动均衡模块包括电压采集器及内部控制器，所述电压采集器采集所述相邻两节单体电池的电压并反馈至内部控制器，所述内部控制器对比采集的电压大小，并控制所述均衡开关的闭合，将电量从电压高的电池转移到电压低的电池中。
10.可选的，所述主动均衡模块的均衡电流≤3a。
11.可选的，所述模拟前端芯片通过spi串口与所述主控制器通讯连接。
12.可选的，所述m为≤5的自然整数。
13.可选的，所述主动均衡模块为主动均衡芯片，通过所述主动均衡芯片来均衡各单体电池的电量。
14.与现有技术相比，本实用新型之技术方案具有以下优点：根据电池模组的容量，并联不同数量的主动均衡模块，来对电池模组进行主动均衡。本实用新型可以适用于各种容量的电池模组，均衡效率高、可靠性高且体积小。
附图说明
15.图1是本实用新型主动均衡管理系统实施例一的示意图；
16.图2是本实用新型主动均衡管理系统实施例二的示意图。
具体实施方式
17.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
18.为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。
19.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
20.参考图1，是本实用新型主动均衡管理系统实施例一的示意图，主动均衡管理系统，用于具有n串单体电池的电池模组2，包括主控制器(mcu)1以及与主控制器(mcu)1通讯连接的数据采集模块，数据采集模块与电池模组2连接，并采集单体电池的电压，传送至主控制器(mcu)1；还包n-1个主动均衡模组，每个主动均衡模组连接于相邻两个单体电池之间，n-1个主动均衡模组之间串联，每个主动均衡模组，并联有m个主动均衡模块3，均衡模块3用于电池均衡，每个主动均衡模块3与主控制器(mcu)1连接，当主控制器(mcu)1检测到单体电池之间的电压有差异，主控制器(mcu)1输出高电平信号去控制相应的主动均衡模块3启动，以开关电源的方式，使高容量电池中的电量，通过主动均衡模组之间串联的线路，转移到低容量电池中，从而调节所述电池模组中各单体电池的电量。
21.主动均衡模块有特定的均衡电流，通过增加或减少并联的主动均衡模块的数量来提高或降低均衡电流，就可以对不同容量的电池模组进行主动均衡，并且主控制器可以控制多个主动均衡模组同时启动，来针对不同的电池同时进行均衡，因此本实用新型可以适用于不同容量的电池模组，均衡效率高。
22.具体的，数据采集模块为模拟前端芯片(afe)4，除了用于采集各单体电池的电压，还用于采集各单体电池的温度，传送到所述主控制器(mcu)1，提高主控制器(mcu)1对电池模组的管理性能，并且减小整个电池管理系统的体积。
23.具体的，所述主动均衡模块内设有均衡开关，所述主控制器通过控制所述均衡开关的闭合，来启动均衡。
24.如图1所示，电池模组2具有bat1-bat12共12串单体电池，相邻两串单体电池之间并联有2个主动均衡模块3，模拟前端芯片(afe)4采集12串单体电池的电压，传送到主控制器(mcu)1,主控制器(mcu)1通过检测对比发现单体电池的容量不均衡，比如，发现bat2电池的容量最高，bat6电池的容量最低，于是将bat2和bat6之间的主动均衡模块3全部启动，即将主动均衡模块3中的2-1#、2-2#、3-1#、3-2#、4-1#、4-2#、5-1#、5-2#全部启动，这些主动均衡模块3的均衡开关闭合，将bat2电池的电量转移到bat6电池上。
25.具体的，相邻两个所述主动均衡模组内的主动均衡模块一一对应串联。如图1所示，1-1#、2-1#、3-1#......11-1#之间的11个主动均衡模块3串联，1-2#、2-2#、3-2#......11-2#之间的11个主动均衡模块3串联，各主动均衡模块3一一对应串联，方便单体电池间电量的转移，即使高容量电池与低容量电池之间还串联了其他的单体电池，也能进行电量的转移。
26.具体的，主动均衡模块3包括电压采集器及内部控制器，电压采集器采集相邻两节单体电池的电压并反馈至内部控制器，内部控制器对比采集的电压大小，并控制所述均衡开关的闭合，将电量从电压高的电池转移到电压低的电池中。在没有主控制器(mcu)1控制的情况下，主动均衡模块3能进行自主控制，对相邻两单体电池之间的电压进行采集比对，把容量状态高的电池多余电量转移到容量状态低的电池中，提高均衡效率，实现电池模组容量最大化，并延长电池循环寿命。
27.具体的，主动均衡模块3转移的电量≤3a。本实施例中，主动均衡模块3的最大均衡电流为3a，如图1所示，主动均衡模组内并联两个主动均衡模块3，最大均衡电流为6a，适用于800ah以内容量的电池模组进行主动均衡。
28.具体的，模拟前端芯片(afe)4通过spi串口与所述主控制器(mcu)1通讯连接，从而将采集到的数据信息，发送到主控制器。
29.具体的，所述m为≤5的自然整数。
30.参考图2，是本实用新型中实施例二的示意图。实施例二与实施例一的区别在于，主动均衡模组内并联的主动均衡模块3的数量不同，实施例二中，每个主动均衡模组内并联五个主动均衡模块3，并且1-1#与11-1#之间的11个主动均衡模块3串联，1-2#与11-2#之间的11个主动均衡模块3串联，1-3#与11-3#之间的11个主动均衡模块3串联，1-4#与11-4#之间的11个主动均衡模块3串联，1-5#与11-5#之间的11个主动均衡模块3串联，当需要将容量高的电池电量转移到容量低的电池上时，两个单体电池之间所有主动均衡模块3均启动，约适用1600ah～2000ah的大容量电池模组。
31.在一些实施例中，主动均衡模组内并联三个主动均衡模块3，最大均衡电流为9a，约适用800-1200ah容量的电池模组进行主动均衡。
32.在一些实施例中，主动均衡模块3为主动均衡芯片，通过所述主动均衡芯片来均衡各单体电池的电量。主动均衡模块3做成芯片形式，进一步减小整个系统的体积，并且通过批量生产可保证质量的稳定，可靠性高。
33.上述实施例中主动均衡模块并联的数量，均衡电流的大小以及适用电池模组的容量等数据，是依据主动均衡模块的规格参数性能而定，不同规格参数的主动均衡模块，其性能不同，均衡电流也各不相同，适用的电池模组的容量也不同，不应理解为本实用新型仅局限于上述实施例中提到数据。
34.虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
35.以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。