技术摘要：
本发明公开了一种锂电池主动均衡系统及方法，将若干个电池组成一个电池组单元，由一个双向DC/DC模块对其中压差较大的单体进行充电或放电，每个DC/DC模块的工作状态可控，DC/DC模块电路独立，可靠性高，降低了系统的复杂度；DC/DC模块与电池组单体之间通过开关阵列进行  全部
背景技术：
锂离子动力电池作为新能源汽车的关键核心部件，在实际应用中，因电池生产材 料因不同批次导致电池单体在性能方面存在微小差别，或因为生产工艺方面的瑕疵等因 素，使电池组中的某一单体电池一致性变差，电池单体之间的压差变大，使整个电池组整体 容量降低，严重影响电池组的使用寿命。 现有的解决手段通常采用均衡的技术手段来缓解电池一致性问题，目前的锂电池 均衡技术分主动均衡和被动均衡两种方式，被动均衡由于均衡电流较小，均衡的电流只能 达到几十毫安，且只能对电池电压较高的单体进行放电，在电池组容量较大时，很难发挥应 用的作用；主动均衡方式，控制电路复杂，需要增加很多个电源变换电路，且大部分只能单 向均衡，电路成本较高等原因，限制了主动均衡方式的大批量应用，为此，我们提出一种锂 电池主动均衡系统及方法。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种锂电池主动均衡系统及方法， 系统通过将电池组分成若干个组单元，在电池管理系统工作时，通过电压采样电路，对每个 组单元电压进行单独检测，并根据该组单元内电池单体的最大压差，找到其中压差较大的 电池单体，并与平均电压或基准电压进行比较，当该单体低于平均电压或基准电压时，单片 机IO端口控制DC/DC模块工作在正向工作状态，该组开关阵列中的对应控制信号Ax为高电 平，当开关Ax为高电平后，通过隔离驱动电路分别控制效应管SxA和SxB同时接通，此时，DC/ DC模块VO产生的5V直流电压通过开关SxA和SxB施加到电池单体BTx上，给电该池单体进行 充电；当该单体高于平均电压或基准电压时，单片机IO端口控制DC/DC模块工作在反向工作 状态，该组开关阵列中的对应控制信号Ax为高电平，当开关Ax为高电平后，通过隔离驱动电 路分别控制效应管SxA和SxB同时接通，此时，该电池单体上的电压通过开关SxA和SxB施加 DC/DC模块的VO、0V端，通过DC/DC模块变换产生26.4V直流电压，施加到第一电池组和第二 电池组上，向电池组反向充电。 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 一种锂电池主动均衡系统，包括单片机、CAN接口、多个双向DC/DC、多个开关阵列 以及多个电池组，所述单片机与CAN接口双向数据连接，所述CAN接口用于发送电压信息、接 收充电工作指令，多个所述双向DC/DC与多个开关阵列电性连接，多个所述开关阵列与多个 电池组电性连接，多个所述开关阵列与单片机电性连接，多个所述双向DC/DC与多个电池组 电性连接。 进一步地，所述双向DC/DC为宽压输入，隔离输出双向充电电源模块，DC/DC模块可 4 CN 111572405 A 说　明　书 2/5 页 根据外部引脚控制设置为正向工作和反向工作状态；正向工作时，Vin为电源输入端，Vo为 电源输出端，反向工作时，Vo为电源输入端，Vin为电源输出端，均衡系统根据检测到的电池 单体电压值来决定DC/DC正向工作或反向工作，在正向工作时，电池组系统向电池单体充 电，DC/DC模块工作电源来自于电池组1和电池组2的串联电压，在反向工作时，电池单体向 电池组系统放电，DC/DC模块工作电源来自电池单体，在DC/DC的Vin和GND之间产生的电压 给电池组1和电池组2进行充电。 进一步地，所述电池组1和电池组2均由4个电池单体串联而成，两个电池组串联后 形成约26.4V电压，给DC/DC模块提供工作电源，同时电池组1和电池组2与前级、后级其它电 池组再次进行串联后，给动力电池系统提供工作电源。 进一步地，所述CAN接口通过单片机与电池管理系统主机相连接，向电池管理系统 主机发送单片机采集到的电压、温度信号、均衡状态；均衡系统的工作状态受电池管理系统 主机的命令控制，单片机通过CAN接口接收到电池管理系统主机的停止均衡指令时，开关阵 列均全部关闭，DC/DC模块停止工作，直到再次接收到均衡指令均衡系统开始工作。 进一步地，所述开关阵列1、开关阵列2分别由4对N沟场效应管S1B、S2B、S3B、S4B及 P沟场效应管S1A、S2A、S3A、S4A组成，通过单片机隔离驱动，成对开启，在同一时刻，S1～S4 场效应管中，只开启其中一路N沟和P沟场效应管，其它三对N沟和P沟场效应管均处于关闭 状态。 进一步地，一种锂电池主动均衡系统的方法，该方法包括如下步骤： 步骤一：当均衡维护系统接入到电池组后，电池组1和电池组2串联后形成约26.4V 电压，给DC/DC模块提供工作电源，单片机通过电压、温度采样电路实时采集电池组的电压 和温度，并将采集到的电压与系统设置的均衡设定电压相比较； 步骤二：单片机采集到某个电池单体电压低于设定的电压值时，且通过CAN总线接 收到电池管理系统发送过来的开启均衡指令后，通过单片机IO端口控制DC/DC模块工作在 正向工作状态，该组开关阵列中的对应控制信号Ax为高电平，当开关Ax为高电平后，通过隔 离驱动电路分别控制效应管SxA和SxB同时接通，此时，DC/DC模块VO产生的5V直流电压通过 开关SxA和SxB施加到电池单体BTx上，给电池单体BTx进行充电，此时，开关阵列中其它三对 场效应管处于关闭状态； 步骤三：单片机采集到某个电池单体电压高于设定的电压值时，且通过CAN总线接 收到电池管理系统发送过来的开启均衡指令后，通过单片机IO端口控制DC/DC模块工作在 反向工作状态，该组开关阵列中的对应控制信号Ax为高电平，当开关Ax为高电平后，通过隔 离驱动电路分别控制效应管SxA和SxB同时接通，此时，电池单体上的电压通过开关SxA和 SxB施加DC/DC模块的VO端，通过DC/DC模块VO输入，在Vin、GND端产生的约26.4V直流电压， 施加到电池组1和电池组2上，向电池组反向充电，此时，开关阵列中其它三对场效应管处于 关闭状态； 步骤四：均衡系统在工作时，单片机实时将每一路均衡单元的工作状态通过CAN总 线发送给电池管理系统主机，当单片机检测到的单体电压值与设定电压之间的压差缩小到 设定的电压值时，电池管理系统主机发送停止均衡指令，单片机接收到该信息后，Ax输出一 个电平信号，关闭开关管SxA和SxB，同时给DC/DC模块EN引脚一个高电平信号，关闭该DC/DC 模块输出。 5 CN 111572405 A 说　明　书 3/5 页 与现有技术相比，本发明的有益效果： 1、本发明的均衡系统将若干个电池组成一个电池组单元，每个电池组单元包含2 ～4个电池单体，由一个双向DC/DC模块对其中压差较大的单体进行充电或放电，每个DC/DC 模块的工作状态可控，DC/DC模块还可工作在充电或放电状态，DC/DC模块电路独立，可靠性 高，降低了系统的复杂度； 2、DC/DC模块与电池组单体之间通过开关阵列(场效应管)进行连接，在同一时刻， 只对其中一个单体进行均衡，避免了电路之间的相互影响，同时，根据电池的单体电压值与 设定电压之间的压差，对电池施加充电电流，其中最大单体充电电流可达3～4A，因此它的 均衡速度较快，能较快的使每个组单元内的电池单体电压接近一致； 3、相对于现有的主动均衡方式，本系统的充放电电流较大，可很快消除单体之间 的压差，完成对电池的均衡维护，可以广泛应用于新能源汽车电池均衡系统及二手电池均 衡系统改造，或电网储能等锂电池应用领域。 附图说明 为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。 图1是本发明一种锂电池主动均衡系统及方法的系统结构图； 图2是本发明一种锂电池主动均衡系统及方法的电池组成组单元示意图； 图3是本发明一种锂电池主动均衡系统及方法的充放电单元原理图。 图4是本发明一种锂电池主动均衡系统及方法的双向DC/DC充放电单元原理图。