一種動力電池組均衡算法的開發裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種動力電池組均衡算法的開發裝置，其包括一充電機、一放電機、多個單體均衡控制器。該充電機用于給被測電池組充電，該放電機用于給被測電池組放電。所述單體均衡控制器的數量與被測電池組的單體電池的數量一致，并且一個單體均衡控制器用于檢測一個單體電池的溫度和電壓。該動力電池組均衡算法的開發裝置，可以快速地進行包括均衡算法在內的電池管理系統算法開發。可以幫助相關企業和研究機構在進行動力電池管理系統算法開發時，提高效率，節約成本。
【專利說明】—種動力電池組均衡算法的開發裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于電池【技術領域】，具體涉及一種動力電池算法的開發裝置。
【背景技術】
[0002]在能源危機與環境污染的雙重壓力下，新能源產業蓬勃發展。新能源汽車和儲能電站等領域，對于動力電池技術提出了更高的要求。一般而言，動力單體電池電壓與容量不足，必須通過串并聯的形式將動力電池組成電池組，才能滿足相應動力裝置或儲能裝置的功率需求。一個動力電池組可能包括上百個大容量動力單體電池，或者包括成千上萬個小容量動力單體電池。
[0003]通常動力電池組內電池存在不一致的問題，制造環節的不一致性是主要原因之一。這種不一致性體現在電池的各項基本指標上，如電壓不一致，容量不一致，內阻不一致，功率密度不一致等。通過嚴格控制制造環節中的工藝參數，能夠減小制造環節的不一致性。然而，造成動力電池組內不一致性問題的原因還不僅如此，動力電池成組后，單體電池所處的空間位置對應著不同的熱場、電場和機械使用條件，這些使用條件會使得成組之前一致性較好的電池組內的一致性變差。
[0004]總而言之，動力電池成組之后，總要面臨不一致性的問題。尤其對于長時間使用的電池組而言，不一致性的問題更加突出。目前為止，不一致性造成的主要表現是電池組釋放能量的能力減弱。由于通常只使用電池電壓作為電池充放電的截止標準，容量小，內阻大的單體電池將會首先達到其截止電壓，從而導致電池組的充放電能力被容量小、內阻大的單體電池所限制。不一致性的危害不僅包括電池組充放電容量的減小，還包括電池組總體壽命的縮短和電池安全性的隱患。有實驗數據證明，某款磷酸鐵鋰電池組在出現不一致性問題后，車輛的續駛里程從IOOkm降低到70km ;另外，某款磷酸鐵鋰單體電池循環壽命可以達到1000次，而電池成組后的循環壽命僅300次。更重要的是，電池組內的不一致使得部分電池承受過大的電流，導致局部過熱，甚至導致熱失控的發生。
[0005]對于電池組內的不一致性問題，一種目前主流的解決方案即是電池均衡。電池均衡是指當電池組內各節單體電池由于不一致的問題無法完全充入/放出電量時，通過額外的充放電裝置，根據某種電池均衡算法，對于部分電池進行合理的充放電，以使得整個電池組充入/放出的電能達到最多。
[0006]錯誤的均衡算法可能導致不良的后果，如電池不一致性變化加劇，系統能量損耗加大等。不同的均衡方法對應著相應的硬件執行機構和軟件控制算法，在實際應用之前需要進行均衡效果測試。
[0007]具有不同材料體系的電池對應的均衡算法也不同，對應不同的使用工況而言對應的均衡算法也不同。在實際電池管理系統的開發過程中，對于均衡算法部分而言，需要能夠針對不同的開發需求，進行快速的開發，并且節約開發成本。然而，傳統的電池測試設備一般不包括硬件在環仿真的部分，并且也不具有對于單體電池進行均衡的執行機構，從而造成開發時間長，成本高。
【發明內容】
[0008]有鑒于此，有必要提供一種動力電池組均衡算法的開發裝置，可以快速地進行包括均衡算法在內的電池管理系統算法開發，從而可以幫助相關企業和研究機構在進行動力電池管理系統算法開發時，提高效率，節約成本。
[0009]一種動力電池組均衡算法的開發裝置，其包括一充電機、一放電機、多個單體均衡控制器，該充電機用于給被測電池組充電，該放電機用于給被測電池組放電，所述單體均衡控制器的數量與被測電池組的單體電池的數量一致，并且一個單體均衡控制器用于檢測一個單體電池的溫度和電壓。
[0010]本發明提供的動力電池組均衡算法的開發裝置，可以通過其建立基于硬件在環仿真的電池測試平臺，對于包括均衡算法在內的電池管理系統算法進行快速的開發與測試，而不需要耗費時間在管理系統的硬件開發上。并且基于硬件在環仿真的測試平臺不需要完整的電池組或電池管理系統，就可以對于電池管理系統的均衡算法進行快速的開發。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明第一實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置與待測動力電池組的結構關系示意圖。
[0012]圖2為本發明第一實施例及第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置的充放電轉換控制電路示意圖。
[0013]圖3為本發明第一實施例及第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置的電池狀態監測電路示意圖。
[0014]圖4為本發明第一實施例及第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置的CAN總線各節點的布置示意圖。
[0015]圖5為本發明第一實施例及第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置工作時的供電電源系統設計示意圖。
[0016]圖6為本發明第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置與待測動力電池組的結構關系示意圖。
[0017]圖7為本發明第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置機箱的外觀示意圖。
[0018]圖8為本發明第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置機箱表面的手動操作控制面板示意圖。
[0019]圖9本發明第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置機箱的內部分層結構示意圖。
[0020]圖10為本發明第一實施例及第二實施例提供的動力電池組均衡算法的開發裝置，在使用時構成的硬件在環仿真平臺的功能架構示意圖。
[0021]圖11為圖10中的硬件在環仿真平臺在測試動力電池組時，電池組的接線方式的
示意圖。
[0022]圖12為圖10中的硬件在環仿真平臺在測試電池組時，對于待測動力電池組施加的帶均衡的充放電規程。[0023]圖13為為圖10中的硬件環仿真平臺在測試電池組時，對于待測動力電池組的算法測試結果。
[0024]主要元件符號說明
【權利要求】
1.一種動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，其包括一充電機、一放電機、多個單體均衡控制器，該充電機用于給被測電池組充電，該放電機用于給被測電池組放電，所述單體均衡控制器的數量與被測電池組的單體電池的數量一致，并且一個單體均衡控制器用于檢測一個單體電池的溫度和電壓。
2.如權利要求1所述的動力電池組均衡算法的開放裝置，其特征在于，所述單體均衡控制器具有電源供電，均衡控制器電子編號，電壓采樣，均衡電流采樣，溫度采樣，使用液晶顯示屏的數據顯示，CAN通訊，脈寬調制可控均衡的功能。
3.如權利要求1所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，進一步包括繼電器及由CAN信號控制的充放電轉換控制開關，所述充放電轉換控制開關控制對應繼電器的通斷從而實現充電和放電之間的轉換。
4.如權利要求1所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，進一步包括一電表，該動力電池組均衡算法的開發裝置的CAN節點布置包括受到CAN總線控制的電表、充電機、多個單體均衡控制器、放電機和繼電器控制器，采用兩路CAN通信通道CANl和CAN2，其中CANl連接的是所述電表和所述充電機，CAN2連接的是所述多個單體均衡控制器、所述放電機和所述繼電器控制器。
5.如權利要求4項所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，其進一步包括一計算機，該計算機用于對于均衡算法的實時運算與驗證時的下位機電腦。
6.如權利要求5所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，所述計算機通過CANl連接的是所述電表和所述充電機，所述計算機通過CAN2連接的是所述多個單體均衡控制器、所述放電機和所述繼電器控制器。
7.如權利要求6所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，使用時，所述計算機通過各節點的通訊地址來接收和發送相應的CAN消息，從而完成對該動力電池組均衡算法的開發裝置的監控。
8.如權利要求6所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，其進一步包括一風扇系統，用于對放電機進行散熱。
9.如權利要求6所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，該動力電池組均衡算法的開發裝置包括一 220伏特交流電源及12伏特直流電源供電，所述220伏特交流電源為所述風扇系統、所述充電機以及一 12伏特直流電源供電，所述12伏特直流電源為所述放電機、所述多個單體均衡控制器、所述電表、所述繼電器及所述繼電器控制器供電。
10.如權利要求1所述的動力電池組均衡算法的開發裝置，其特征在于，在使用時每個單體均衡控制器通過兩條導線測量單體電池電壓，并通過這兩條導線對于單體電池進行充放電均衡，通過兩條溫度傳感器連接線測量單體電池溫度。
【文檔編號】H02J7/00GK103956781SQ201310642691
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】馮旭寧, 盧蘭光, 歐陽明高, 華劍鋒, 何向明, 李建秋 申請人:清華大學