本发明涉及一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，包括均衡控制器、导轨、均衡执行机构、均衡臂、均衡触点A、均衡线束、通讯总线、均衡触点B；本发明能够对所有单体电池中的特定单体进行均衡，使其保持与其他电池单体的一致性，延长电池组整体的使用寿命；本发明采用集中式的均衡控制方式，通过使用一个或者多个的均衡执行机构，可以对巨量的电池组进行同时均衡；本发明采用的均衡执行机构由电机驱动通过导轨运动，可实现在三维空间内的精确定位，保证均衡执行机构与均衡触点间的充分可靠接触；本发明的均衡执行机构可以承受大电流充放电，从而实现电池单体的快速均衡，减少了均衡时间，提高了均衡效率。
1.一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，包括均衡控制器(1)、导轨(2)、均衡执行机构(3)、均衡臂(4)、均衡触点A(5)、均衡线束(6)、通讯总线(7)、均衡触点B(8)；
电池管理系统采集单体电池的电压、SOC信息，得到待均衡的单体电池，将待均衡单体电池信息输出至均衡控制器(1)，SOC为单体电池的荷电状态；
每个单体电池的正负极分别连接一个均衡线束(6)，均衡线束(6)的另一端连接一个均衡触点A(5)，均衡触点A(5)按各电池单体的顺序排列，形成均衡触点A阵列；
导轨(2)包括x方向导轨(201)、y方向导轨(202)和托架(203)；
x方向导轨(201)、y方向导轨(202)通过托架(203)十字交叉连接，形成轨道平面，x方向导轨(201)通过托架(203)能够沿y方向导轨(202)平移，同时托架(203)能够来回往复自由沿x方向导轨(201)移动，从而实现托架(203)精确运动到轨道平面上任意一点；
均衡执行机构(3)一端连接托架(203)，另一端连接均衡臂(4)，均衡臂(4)的另一端连接两个均衡触点B(8)，均衡触点B(8)位于均衡触点A(5)形成均衡触点A阵列的上方；
所述的轨道平面上的两个均衡触点B(8)与均衡触点阵列A上的两个均衡触点A(5)对应，两个均衡触点A(5)分别连接待均衡电池单体的正负极；
均衡控制器(1)通过通讯总线(7)与电池管理系统连接，均衡控制器(1)内设有电压采集模块，均衡控制器(1)接收到电池管理系统输出的待均衡单体电池信息，根据待均衡单体电池信息，均衡控制器(1)控制均衡执行机构(3)在轨道平面上移动，移动到待均衡单体电池对应位置，均衡臂(4)垂直于轨道平面伸长，使均衡触点B(8)与待均衡单体电池正负极对应的均衡触点A(5)衔接，当均衡触点A(5)与均衡触点B(8)充分可靠接触，进行均衡操作，电压采集模块通过均衡触点A(5)采集待均衡单体电池的电压，当电池单体经过均衡后达到设定电压后，完成均衡过程；均衡臂(4)垂直于轨道平面缩短，均衡触点A(5)与均衡触点B(8)脱离，由均衡控制器(1)控制处于待命状态或者进行新的均衡操作。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的x方向导轨(201)、y方向导轨(202)的实现方式是滚珠丝杠机构，或者是链条机构，或者是滑轨机构。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的均衡执行机构(3)的驱动方式为气动、电机驱动或者液压驱动。
4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的均衡臂(4)的驱动方法为气动、电机驱动、液压驱动或者是电磁驱动。
5.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的均衡控制器(1)为具有模数转换功能的单片机或者其他微处理器。
6.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的通讯总线(7)是遵循CAN、LIN协议的有线总线，或者是ZIGBEE、蓝牙无线通讯总线，或者遵循其它通讯协议的总线。
7.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的均衡线束(6)由能够承受大电流充放电的导线制成。
8.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的均衡触点A(5)为内中空的喇叭形外扩式结构，均衡触点B(8)为锥台式结构，两者之间能够形成紧密可靠的接触面。
9.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置，所述的均衡触点A(5)的外围有一圈绝缘套筒(9)。
10.基于权利要求1的一种大型化集中式主动均衡装置，采用分层式设计，每一层均包括一套集中式主动均衡装置，各层的均衡控制器(1)通过通讯总线(7)连接到同一电池管理系统。
一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置
技术领域
[0001] 本发明属于电动汽车技术领域，涉及一种电池主动均衡装臵，具体涉及一种用于电池管理系统的集中式主动均衡装臵。
背景技术
[0002] 动力电池一般采用串联方式连接，单体电池在制造、初始容量、电压、内阻上存在不一致性，电池组中各单体电池的温度均不完全相同，在使用过程中，会造成某单体电池的过充电和过放电现象，严重时会造成个别电池单体的容量比其他电池单体都低，在放电过程中，其电量在放电过程中，其电量首先放完。为了对串联后的动力电池进行保护，不得不停止整个电池组的放电，对整个电池组的使用时间和容量造成极大的伤害。实际上一组电池中的实际放出的容量是由实际容量最小的那块锂离子电池所决定的，即该电池单体容量告终时，其他电池单体无法继续工作。
[0003] 动力电池组的充电过程中也是如此。在充电过程中，首先放完电的电池单体，又会首先被充满，这样就会出现过充电的现象，使得整个电池组不能正常被充满电。因此在混合动力电动汽车的储能电池工作过程中，电池单体间的不均衡性是影响电池工作的一个非常有害的因素，对电池组进行主动均衡控制是十分有必要。
发明内容
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提出一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装臵，通过在电池管理系统中加入集中式主动均衡装臵，主动地对需要均衡的电池进行相应的均衡，通过控制其充电或者放电至设定电压，从而保证电池组的一致性，实现电池组寿命向电池单体寿命的靠近，提高电池组的使用性能。
[0005] 一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装臵，包括均衡控制器、导轨、均衡执行机构、均衡臂、均衡触点A、均衡线束、通讯总线、均衡触点B；
[0006] 电池管理系统采集单体电池的电压、SOC信息，得到待均衡的单体电池，将待均衡单体 电池信息输出至均衡控制器，SOC为单体电池的荷电状态；
[0007] 每个单体电池的正负极分别连接一个均衡线束，均衡线束的另一端连接一个均衡触点A，均衡触点A按各电池单体的顺序排列，形成均衡触点A阵列；
[0008] 导轨包括x方向导轨、y方向导轨和托架；
[0009] x方向导轨、y方向导轨通过托架十字交叉连接，形成轨道平面，x方向导轨通过托架能够沿y方向导轨平移，同时托架能够来回往复自由沿x方向导轨移动，从而实现托架精确运动到轨道平面上任意一点；
[0010] 均衡执行机构一端连接托架，另一端连接均衡臂，均衡臂的另一端连接两个均衡触点B，均衡触点B位于均衡触点A形成均衡触点A阵列的上方；
[0011] 所述的轨道平面上的两个均衡触点B与均衡触点阵列A上的两个均衡触点A对应，两个均衡触点A分别连接待均衡电池单体的正负极；
[0012] 均衡控制器通过通讯总线与电池管理系统连接，均衡控制器内设有电压采集模块，均衡控制器接收到电池管理系统输出的待均衡单体电池信息，根据待均衡单体电池信息，均衡控制器控制均衡执行机构在轨道平面上移动，移动到待均衡单体电池对应位臵，均衡臂垂直于轨道平面伸长，使均衡触点B与待均衡单体电池正负极对应的均衡触点A衔接，当均衡触点A与均衡触点B充分可靠接触，进行均衡操作，电压采集模块通过均衡触点A采集待均衡单体电池的电压，当电池单体经过均衡后达到设定电压后，完成均衡过程；均衡臂垂直于轨道平面缩短，均衡触点A与均衡触点B脱离，由均衡控制器控制处于待命状态或者进行新的均衡操作。
[0013] 本发明的优点在于：
[0014] （1）本发明能够对所有单体电池中的特定单体进行均衡，使其保持与其他电池单体的一致性，延长电池组整体的使用寿命；
[0015] （2）本发明采用集中式的均衡控制方式，通过使用一个或者多个的均衡执行机构，可以对巨量的电池组进行同时均衡，特别适用于电动汽车充电站的电池均衡管理；
[0016] （3）本发明采用的均衡执行机构由电机驱动通过导轨运动，可实现在三维空间内的精确定位，保证均衡执行机构与均衡触点间的充分可靠接触；
[0017] （4）本发明的均衡执行机构可以承受大电流充放电，从而实现电池单体的快速均衡，减 少了均衡时间，提高了均衡效率；
[0018] （5）本发明提供均衡执行机构的均衡臂末端以及均衡触点采用嵌套式结构，在接触时允许均衡臂和均衡触点之间一定限度的对中偏移，提高了均衡执行机构的可靠性；
[0019] （6）本发明提供的集中式主动式均衡装臵具有模块化的优点，可以小型化地集成在电池箱内，也可以大型化即单独整合为均衡箱（室）。
附图说明
[0020] 图1：本发明提出的一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装臵的示意图。
[0021] 图2：本发明提出的集中式主动均衡装臵均衡执行机构运动示意图。
[0022] 图3：本发明提出的大型化集中式主动均衡装臵示意图。
[0023] 图4：本发明提出的均衡臂末端与均衡触点示意图。
[0024] 图中：
[0025] 1-均衡控制器 2-导轨 3-均衡执行机构 4-均衡臂[0026] 5-均衡触点A 6-均衡线束 7-通讯总线 8-均衡触点B[0027] 9-绝缘套筒 201-x方向导轨 202-y方向导轨 203-托架具体实施方式
[0028] 下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0029] 本发明提供一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装臵，如图1所示，包括均衡控制器1、导轨2、均衡执行机构3、均衡臂4、均衡触点A5、均衡线束6、通讯总线7、均衡触点B8。
[0030] 电池管理系统采集单体电池的电压、SOC（指荷电状态。又称剩余容量）等信息，得到待均衡的单体电池，将待均衡单体电池信息输出至均衡控制器1；
[0031] 每个单体电池的正负极分别连接一个均衡线束6，均衡线束6的另一端连接一个均衡触点A5，均衡触点A5按各电池单体的顺序排列，形成均衡触点A阵列，；
[0032] 如图2所示，导轨2包括x方向导轨201、y方向导轨202和托架203；
[0033] x方向导轨201、y方向导轨202通过托架203十字交叉连接，形成轨道平面，x方向导轨201通过托架203能够沿y方向导轨202平移，同时托架203能够来回往复自由沿x方向导轨201移动，从而实现托架203精确运动到轨道平面上任意一点；
[0034] 所述的x方向导轨201、y方向导轨202的实现方式可以是滚珠丝杠机构，或者是链条机构，或者是滑轨等机构；
[0035] 均衡执行机构3一端连接托架203，另一端连接均衡臂4，均衡臂4的另一端连接两个均衡触点B8，均衡触点B8位于均衡触点A5形成均衡触点A阵列的上方；
[0036] 所述的均衡执行机构3的驱动方式可以为气动、电机驱动或者液压驱动；
[0037] 所述的轨道平面上的两个均衡触点B8与均衡触点阵列A上的两个均衡触点A5对应，两个均衡触点A5分别连接待均衡电池单体的正负极。
[0038] 均衡控制器1通过通讯总线7与电池管理系统连接，均衡控制器1内设有电压采集模块，均衡控制器1接收到电池管理系统输出的待均衡单体电池信息，根据待均衡单体电池信息，均衡控制器1控制均衡执行机构3在轨道平面上移动，移动到待均衡单体电池对应位臵，均衡臂4垂直于轨道平面伸长，使均衡触点B8与待均衡单体电池正负极对应的均衡触点A5衔接，当均衡触点A5与均衡触点B8充分可靠接触，进行均衡操作，电压采集模块通过均衡触点A5采集待均衡单体电池的电压，当电池单体经过均衡后达到设定电压后，完成均衡过程。均衡臂4垂直于轨道平面缩短，均衡触点A5与均衡触点B8脱离，由均衡控制器1控制处于待命状态或者进行新的均衡操作。
[0039] 所述的均衡臂1的驱动方法可以为气动、电机驱动、液压驱动或者是电磁驱动。
[0040] 所述的均衡控制器1为具有模数转换功能的单片机或者其他微处理器。
[0041] 所述的通讯总线7可以是遵循CAN、LIN等协议的有线总线，或者是ZIGBEE、蓝牙等无线通讯总线，或者遵循其它通讯协议的总线。
[0042] 所述的均衡线束6由可以承受大电流充放电的导线制成。
[0043] 本发明还提供一种集中式主动均衡装臵的大型化方案，采用分层式设计，每一层均包括一套本发明的一种用于电动汽车电池管理系统的的集中式主动均衡装臵，各层的均衡控制器1通过通讯总线7连接到同一电池管理系统，如图3所示，示例中采用3层，每一层都有衡控制器1、导轨2、均衡执行机构3、均衡臂4、均衡触点A5、通讯总线7、均衡触点B8，三层均衡子系统由各自的均衡控制器1控制，可以实现多个电池单体同时均衡，提高了均衡效率。
[0044] 均衡触点A5、均衡触点B8如图4所示，图4为均衡触点B8与均衡触点A5的相对位 臵已经对准，即将进行接触均衡的位臵。
[0045] 均衡触点A5为内中空的喇叭形外扩式结构，均衡触点B8为锥台式结构，两者之间可以形成紧密可靠的接触面，保证均衡过程可以可靠安全地进行。均衡触点B8与均衡触点A5形成了嵌套式的结构，允许一定的对中误差，具有自修正功能，即使对中存在一定的偏差，在二者接触后仍然可以形成紧密可靠的接触面，提高了对中的成功率和可靠性。均衡触点A5的外围有一圈绝缘套筒9，可以防止均衡臂在对中过程中发生短路故障，提高了系统的安全性和可靠性。
