本申請涉及一種蓄電裝置均衡系統(tǒng)，具體地涉及一種蓄電裝置雙向均衡系統(tǒng)和方法。

背景技術：

目前，從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，根據(jù)均衡電路所選用的儲能或耗能元件的不同，鋰離子電池均衡器從本質上來講主要分為電阻式均衡器、電容式均衡器、電感式均衡器和變壓器式均衡器。其中，電容式均衡器和電感式均衡器是通過單體電池的電壓差進行均衡，但由于單體電池間的電壓差很小，再加上開關器件的導通壓降，因此均衡能量很難轉移，甚至無法轉移。且一般電容式和電感式均衡器的均衡電路比較復雜，參數(shù)選取比較困難，電源系統(tǒng)配置不同時，需要詳細的設計并驗證電路參數(shù)，延長研制周期。變壓器式均衡器的缺點是變壓器體積大、重量重，除了開關損耗，還要考慮變壓器損耗，同均衡電流的可控性差。同時，變壓器漏感導致的電壓不平衡使得系統(tǒng)控制不能很好的補償。

電阻均衡器具有結構簡單、效果顯著和可靠性高等優(yōu)點，但現(xiàn)有的開關式電阻均衡器一般為單向性均衡，只能將單個高電壓電池的能量耗散，并且每個電池兩端并聯(lián)可由開關器件控制的電阻，存在均衡電流小、結構復雜、電阻散熱困難等問題，同時對于低于平均電壓的電池則無法實現(xiàn)均衡。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明以電阻式均衡器為基礎結合鋰電池充電控制模塊和DC/DC變換器，具有被均衡單體電池的可選性和均衡能量的雙向性，目的是解決現(xiàn)有技術中只能單向均衡的問題，實現(xiàn)蓄電裝置雙向均衡，且能夠在充電均衡中實現(xiàn)從電池模組自身取電或者外部低壓電源。

本發(fā)明具體為：一種蓄電裝置雙向均衡系統(tǒng)，包括：

電池模組，其由多個電池單體串聯(lián)，且由電源供電；

DC/DC模塊；

其特征在于：

電池單體通過第一隔離開關和第二隔離開關與負載相連；

所述第一隔離開關，選擇需要均衡的電池單體與第二隔離開關相連；

所述第二隔離開關，選擇第一隔離開關與DC/DC模塊和負載之一相連；

第三隔離開關，DC/DC模塊通過第三隔離開關選擇與電池模組或者低壓電源之一連接；

還包括集成芯片，與第一隔離開關的控制端、第二隔離開關的控制端或第三隔離開關的控制端相連；集成芯片按照均衡策略控制第一隔離開關、第二隔離開關或第三隔離開關的選擇狀態(tài)；

所述電源為低壓電源。

更進一步的，還包括充電控制模塊，其設置在DC/DC模塊和第二隔離開關之間，充電控制模塊采用恒流工作模式，具有1A、3A和5A擋位電流值。

更進一步的，集成芯片與充電控制模塊信號輸入端信號相連，控制充電控制模塊選擇相應擋位。

更進一步的，所述低壓電壓范圍9～48V。

更進一步的，所述低壓電源電壓為24V。

更進一步的，所述集成芯片與檢測電池模組電壓、溫度和回路中電流的傳感器相連，所述集成芯片包括計算電池模組中單體SOC的計算部。

本發(fā)明的蓄電裝置雙向均衡系統(tǒng)的方法為：

當電池模組放電結束時，控制第三隔離開關使低壓電源和DC/DC模塊連接，均衡系統(tǒng)工作在低壓電源取電模式；

當電池模組在充電后期時，控制第三隔離開關使電池模組和DC/DC模塊連接，均衡系統(tǒng)工作在自身取電模式；

當電池模組不需要充電均衡，控制DC/DC模塊停止工作，同時切斷上述兩種取電模式。

更進一步的，所述第二隔離開關選擇第一隔離開關與DC/DC模塊相連，則所述均衡系統(tǒng)為充電均衡狀態(tài)。

所述第二隔離開關選擇第一隔離開關與負載相連，則所述均衡系統(tǒng)為放電均衡狀態(tài)；

更進一步的，集成芯片檢測電池模組電壓、溫度和回路中電流，計算電池模組中單體SOC，并以單體電池電壓一致性為均衡第一判據(jù)，以確保電池模組能正常充電；當達到第一判據(jù)，結合電池溫度和SOC作為均衡的第二判據(jù)，對電池模組繼續(xù)均衡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原理結構圖。

具體實施方式

本發(fā)明包含電池模組、第一隔離開關、第二隔離開關、第三隔離開關、低壓電源、DC/DC模塊、充電控制模塊、集成芯片和負載，負載是能耗電阻。通過上述三組隔離開關、DC/DC模塊、充電控制模塊、集成芯片、能耗電阻實現(xiàn)電池模組主被動均衡。當集成芯片檢測電池模組某單體電池電壓或者SOC過高時，集成芯片控制第二隔離開關切換為放電模式，并控制第一隔離開關、第二隔離開關、該電壓單體與能耗電阻形成回路，實現(xiàn)放電；當集成芯片檢測電池模組中某單體電壓或者SOC過低時，控制第二隔離開關切換為充電模式，控制第三隔離開關有選擇地從電池模組或外部低壓電壓取電，由DC/DC模塊實現(xiàn)電壓隔離、經(jīng)充電控制模塊產(chǎn)生恒定電流，控制電池單體與第二隔離開關連接，實現(xiàn)充電。均衡電路原理具體如圖1所示。

電池模組充電均衡可以有選擇地從電池模組自身取電，或者外部低壓電源或者同時切斷上述兩種供電模式。其選擇方法：當電池模組放電結束時需要均衡時，此時電池模組SOC較低，電池模組中單體電池電壓普遍都低，此時由集成芯片控制第三隔離開關工作在外部取電模式；當電池模組在充電后期時，電池模組中單體電池電壓普遍都較高，此時由專用集成芯片控制第三隔離開關工作在自身取電模式；當電池模組不需要充電均衡，則由集成芯片同時切斷上述兩種供電模式，此時DC/DC模塊和充電控制模塊不工作，節(jié)省能耗。

DC/DC模塊采用電壓隔離，實現(xiàn)電池模組中任意單體均衡充電通過電池模組自身取電或者外部低壓取電，同時其模塊輸入電壓范圍同時滿足電池模組、外部低壓供電電壓范圍要求，優(yōu)選取9～48V，其輸出為穩(wěn)定的電壓，優(yōu)選為24V；

充電控制模塊優(yōu)選采用恒流工作模式，電流優(yōu)選為5A，可以設定不同擋位電流值，優(yōu)選為1A、3A和5A，并由集成芯片根據(jù)均衡策略選擇相應擋位。

第二隔離開關具有2種接通狀態(tài)，即充電均衡狀態(tài)或者放電均衡狀態(tài)，其中充電均衡狀態(tài)接通充電控制模塊，放電均衡狀態(tài)接通電阻，并由集成芯片根據(jù)電池均衡策略控制其接通工作狀態(tài)。

第一隔離開關用于選擇需要均衡的電池單體與第二隔離開關相連，并由集成芯片按照均衡策略選定需要均衡的電池單體；

集成芯片檢測電池模組電壓、溫度和回路中電流，得到電池模組中單體SOC，并以單體電池電壓一致性為均衡第一判據(jù)，以確保電池模組能正常充電；當達到第一判據(jù)，結合電池溫度和SOC作為均衡的第二判據(jù)，對電池模組繼續(xù)均衡，以達到提高電池使用壽命的目的。