本發(fā)明涉及一種電池均衡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電池使用數(shù)量越來越多，電池組內(nèi)各電池的電壓不平衡會導(dǎo)致串聯(lián)充放電時出現(xiàn)過放或者過充，出現(xiàn)電池?fù)p壞或者著火。

單體電池的電壓通常很低，要達(dá)到大型項目是的使用需求，必須使用串聯(lián)的方式，但是由于電池的化學(xué)特征，每節(jié)電池生產(chǎn)的時候會出現(xiàn)不同的內(nèi)阻，在串聯(lián)充放電過程中，內(nèi)阻不一致會導(dǎo)致每個電池的電流消耗略有差別，本來生產(chǎn)的時候電壓平衡一致，充放電多次后出現(xiàn)串聯(lián)電池組的各個電池電壓出現(xiàn)不一樣。因此電池均衡系統(tǒng)需要對各電壓電壓差控制在一定范圍內(nèi)，增加可使用容量以及延長電池壽命。

目前大部分的均衡系統(tǒng)分為消耗方式均衡和非消耗方式均衡。消耗方式均衡是通過把需要均衡的電池并聯(lián)一個電阻，消耗其能力，使其電壓下降。但這個方式的均衡效率低，且會降低原有電池組的使用容量。非消耗方式均衡，一般需要一個電壓轉(zhuǎn)換器，在控制器檢測到某單體電壓偏高時，將電壓偏高單體的能量通過變換器反饋到電壓偏的單體，均衡過程中能量被重新利用，從而達(dá)到電壓和能量的均衡。

另外傳統(tǒng)的非消耗方式均衡，通過電池電壓的轉(zhuǎn)移，使用電壓轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換過程中也造成損耗，時間長之后會降低使用容量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種電池均衡系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有電池組均衡技術(shù)中存在的問題，提出一種非能耗低損耗型電池均衡系統(tǒng)。本發(fā)明的電池均衡系統(tǒng)有效的解決消耗方式均衡的均衡過程中對能量損耗的問題。有效解決非損耗方式均衡的均衡過程中由于能量轉(zhuǎn)換器效率問題導(dǎo)致的損耗。

本發(fā)明還提出一種電池均衡系統(tǒng)的均衡方法，安全可靠，低損耗。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種電池均衡系統(tǒng)，所述電池均衡系統(tǒng)包括一個由n節(jié)單體電池串聯(lián)而成的電池組、n個雙通道繼電器、n個單通道繼電器、一個控制器、一個輔助電池以及一個電池狀態(tài)監(jiān)測單元，其中n為大于等于2的正整數(shù)；相臨兩節(jié)單體電池之間與一個單通道繼電器電連接，所述電池組的其中一端與一個單通道繼電器電連接；所述電池狀態(tài)檢測單元分別與每一節(jié)單體電池電連接，用于實(shí)時測量單體電池的電壓并將電壓數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制器；每一節(jié)電池的正負(fù)端分別對應(yīng)與一個雙通道繼電器的兩個通道的一端連接，連接電池的正極的通道為第一通道，連接電池負(fù)極的為第二通道，每一個雙通道繼電器的第一通道的另一個引腳相互連接，每一個雙通道繼電器的第二通道的另一個引腳相互連接；所述控制器分別與每一個雙通道繼電器、每一個單通道繼電器、電池狀態(tài)監(jiān)測單元以及輔助電池電連接，所述控制器用于接收所述電池狀態(tài)檢測單元發(fā)送的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并控制單通道繼電器以及雙通道繼電器的關(guān)斷或開通，所述輔助電池還與所述電池狀態(tài)監(jiān)測單元電連接。

進(jìn)一步，一個單通道繼電器與電池組的近正極一端電連接。

進(jìn)一步，一個單通道繼電器與電池組的近負(fù)極一端電連接。

進(jìn)一步，連接在相鄰兩個單體電池之間的單通道繼電器位于連接在相鄰兩個單體電池之間的的雙通道繼電器的兩個引腳之間。

進(jìn)一步，所述控制器與用戶用電系統(tǒng)電連接。

進(jìn)一步，所述電池組的兩端用于連接用戶用電系統(tǒng)或電池充電系統(tǒng)。

一種電池均衡系統(tǒng)的均衡方法包括以下步驟：控制器接收到電池狀態(tài)檢測單元發(fā)來的電池電壓數(shù)據(jù)，通過計算，計算出最高電壓和最低電壓的差值是否符合均衡條件，若符合均衡條件，控制器通過信號關(guān)斷所有單通道繼電器，記錄最高電壓和最低電壓電池的序號，通過控制信號開通最高電壓和最低電壓的單體電池連接的雙通道繼電器，均衡過程中控制器通過讀取電池狀態(tài)檢測單元發(fā)來的各電池電壓數(shù)據(jù)，通過計算，判斷是否均衡結(jié)束，若計算出最高電壓和最低電壓的差值不符合均衡條件，控制器控制雙通道繼電器關(guān)斷，單通道繼電器接通。

優(yōu)選的，控制器通過讀取電池狀態(tài)檢測單元發(fā)送過來的每節(jié)電池的電壓數(shù)據(jù)，對每節(jié)電池進(jìn)行編號，通過快速排序法，對所有單體電池的電壓進(jìn)行排序，獲取排序的最高電壓值和排序最低的電壓值，計算最高電壓和最低電壓的電壓差，當(dāng)電壓差達(dá)到設(shè)定的閥值，控制器獲取最高電壓對應(yīng)電池的編號和最低電壓對應(yīng)電池的編號，通過選通，最高電壓對應(yīng)電池的繼電器和最低電壓對應(yīng)電池的繼電器，使最高電壓的電池的正極和最低電壓的電池的正極連接在一起，使最高電壓的電池的負(fù)極和最低電壓的負(fù)極連接在一起，實(shí)現(xiàn)最高電壓的電池對最低電壓電池充電。

一種電池均衡系統(tǒng)的均衡方法包括以下步驟：控制器通過獲取用戶用電系統(tǒng)是否關(guān)機(jī)信號，確定用戶用電系統(tǒng)已經(jīng)關(guān)機(jī)，暫時不需要使用電池能量時，控制器通過IO信號關(guān)斷所有單通道繼電器；控制器通過電池狀態(tài)檢測單元獲取電池電壓數(shù)據(jù)，開通電池組內(nèi)電壓最高的單體電池正負(fù)端連接的雙通道繼電器，控制器通過IO信號開通電池組內(nèi)電壓最低的單體電池正負(fù)端連接的雙通道繼電器，實(shí)現(xiàn)最高電壓的單體電池往最低電壓的單體電池的能量轉(zhuǎn)移。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的電池均衡系統(tǒng)的控制器通過讀取用戶系統(tǒng)關(guān)機(jī)信號，當(dāng)控制器讀取到用戶系統(tǒng)已關(guān)機(jī)，控制器會讀取電池狀態(tài)檢測單元發(fā)送過來的電壓數(shù)據(jù)，對電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)電池最高電壓和最低電壓的差值達(dá)到均衡要求，控制器控制所有單通道繼電器處于斷開狀態(tài)，防止電池在均衡測試的時候短路，之后控制器控制連接最高電壓和最低電壓的電池的雙通道繼電器，讓最高電壓和最低電壓的電池的正極和正極連接在一起，負(fù)極和負(fù)極也連接在一起，形成回路，電壓高的電池將能量傳遞給電壓低的電池。

能量轉(zhuǎn)移過程中，控制器通過實(shí)時讀取電池狀態(tài)檢測單元發(fā)送過來的電壓數(shù)據(jù)，實(shí)時計算處于均衡中的電池電壓是否完成均衡，若完成均衡，開通單通道繼電器。

用戶用電系統(tǒng)關(guān)閉后，輔助電池啟動給控制器和電池狀態(tài)檢測單元供電，使控制器和電池狀態(tài)檢測單元在單通道繼電器斷開期間仍能正常工作。

本發(fā)明的電池均衡系統(tǒng)在均衡過程中除了繼電器接觸電阻和導(dǎo)線電阻外，無其他損耗。進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)換效率，以適用于高能量串聯(lián)電池組均衡的應(yīng)用場合。

本發(fā)明的電池均衡系統(tǒng)在均衡過程中相當(dāng)于兩節(jié)電池直接并聯(lián)。除了導(dǎo)線和繼電器接觸電阻的損耗之外無其他損耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種電池均衡系統(tǒng)一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖2為圖1所示的電池均衡系統(tǒng)的均衡方法的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，一種電池均衡系統(tǒng)，所述電池均衡系統(tǒng)包括一個由n節(jié)單體電池串聯(lián)而成的電池組、n個雙通道繼電器、n個單通道繼電器、一個控制器、一個輔助電池以及一個電池狀態(tài)監(jiān)測單元，其中n為大于等于2的正整數(shù)；相臨兩節(jié)單體電池之間與一個單通道繼電器電連接，所述電池組的其中一端與一個單通道繼電器電連接；所述電池狀態(tài)檢測單元分別與每一節(jié)單體電池電連接，用于實(shí)時測量單體電池的電壓并將電壓數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制器；每一節(jié)電池的正負(fù)端分別對應(yīng)與一個雙通道繼電器的兩個通道的一端連接，連接電池的正極的通道為第一通道，連接電池負(fù)極的為第二通道，每一個雙通道繼電器的第一通道的另一個引腳相互連接，每一個雙通道繼電器的第二通道的另一個引腳相互連接；所述控制器分別與每一個雙通道繼電器、每一個單通道繼電器、電池狀態(tài)監(jiān)測單元以及輔助電池電連接，所述控制器用于接收所述電池狀態(tài)檢測單元發(fā)送的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并控制單通道繼電器以及雙通道繼電器的關(guān)斷或開通，所述輔助電池還與所述電池狀態(tài)監(jiān)測單元電連接。

所述電池組的兩端用于連接用戶用電系統(tǒng)或電池充電系統(tǒng)。如圖1所示，所述電池組的兩端與用戶用電系統(tǒng)連接。

如圖1所示，一個單通道繼電器與電池組的近正極一端電連接。在放電時，電池組與用戶用電系統(tǒng)連接，一個單通道繼電器連接在電池組的正極與用戶用電系統(tǒng)之間。連接在相鄰兩個單體電池之間的單通道繼電器位于連接在相鄰兩個單體電池之間的的雙通道繼電器的兩個引腳之間。所述控制器與用戶用電系統(tǒng)電連接。

另一種實(shí)施方式，一個單通道繼電器與電池組的近負(fù)極一端電連接。在放電時，電池組與用戶用電系統(tǒng)連接，一個單通道繼電器連接在電池組的正極與用戶用電系統(tǒng)之間。

n個雙通道繼電器分別為雙通道繼電器S1、雙通道繼電器S2……雙通道繼電器Sn，n個單體電池分別為電池B1、電池B2……電池Bn，n個單通道繼電器分別為單通道繼電器J1、單通道繼電器J2……單通道繼電器Jn。

雙通道繼電器S1的第一通道的一個引腳連接到電池B1的正極，雙通道繼電器S1的第二通道連接到電池B1的負(fù)極、雙通道繼電器S2的第一通道連接到電池B2的正極，雙通道繼電器S2的第二通道連接到電池B2的負(fù)極、……、雙通道繼電器Sn的第一通道連接到電池Bn的正極，雙通道繼電器Sn的第二通道連接到電池Bn負(fù)極；雙通道繼電器S1的第一通道另外一個引腳和雙通道繼電器S2、雙通道繼電器S3……雙通道繼電器Sn的第一通道另外一個引腳連接在一起。雙通道繼電器S1的第二通道的另外一個引腳和雙通道繼電器S2、雙通道繼電器S3……雙通道繼電器Sn的第二通道另外一個引腳連接在一起。

單通道繼電器J2兩個引腳分別連接電池B1的負(fù)極和電池B2的正極、單通道繼電器J3兩個引腳分別連接電池B2的負(fù)極和電池B3的正極、……、單通道繼電器Jn的兩個引腳分別連接電池Bn-1的負(fù)極和電池Bn的正極。單通道繼電器J1連接子在電池B1與用戶用電系統(tǒng)之間或者連接在電池Bn與用戶用電系統(tǒng)之間。

如圖1、2所示，均衡系統(tǒng)的均衡方法一：控制器（02）接收到電池狀態(tài)檢測單元（03）發(fā)來的電池電壓數(shù)據(jù)，通過計算，計算出最高電壓和最低電壓的差值是否符合均衡條件，若符合均衡條件，控制器（02）通過信號關(guān)斷所有單通道繼電器（J1、J2、J3...Jn），記錄最高電壓和最低電壓電池的序號，通過控制信號開通最高電壓和最低電壓的單體電池連接的雙通道繼電器（S1、S2、S3….Sn），均衡過程中控制器（02）通過讀取電池狀態(tài)檢測單元（03）發(fā)來的各電池（B1、B2、B3…Bn）電壓數(shù)據(jù)，通過計算，判斷是否均衡結(jié)束，若計算出最高電壓和最低電壓的差值不符合均衡條件，控制器控制雙通道繼電器關(guān)斷，單通道繼電器（J1、J2、J3...Jn）接通。其中，控制器（02）通過讀取電池狀態(tài)檢測單元發(fā)送過來的每節(jié)電池的電壓數(shù)據(jù)，對每節(jié)電池進(jìn)行編號，通過快速排序法，對所有單體電池的電壓進(jìn)行排序，獲取排序的最高電壓值和排序最低的電壓值，計算最高電壓和最低電壓的電壓差，當(dāng)電壓差達(dá)到設(shè)定的閥值，控制器（02）獲取最高電壓對應(yīng)電池的編號和最低電壓對應(yīng)電池的編號，通過選通，最高電壓對應(yīng)電池的繼電器和最低電壓對應(yīng)電池的繼電器，使最高電壓的電池的正極和最低電壓的電池的正極連接在一起，使最高電壓的電池的負(fù)極和最低電壓的負(fù)極連接在一起，實(shí)現(xiàn)最高電壓的電池對最低電壓電池充電。

均衡系統(tǒng)的均衡方法二：控制器（02）獲取用戶用電系統(tǒng)是否關(guān)機(jī)信號，確定用戶用電系統(tǒng)已經(jīng)關(guān)機(jī)，暫時不需要使用電池能量時，控制器（02）通過IO信號關(guān)斷所有單通道繼電器（J1、J2、J3...Jn）；控制器（02）通過電池狀態(tài)檢測單元（03）獲取電池電壓數(shù)據(jù)，開通電池組（06）內(nèi)電壓最高的單體電池正負(fù)端連接的雙通道繼電器，控制器（02）通過IO信號開通電池組（06）內(nèi)電壓最低的單體電池正負(fù)端連接的雙通道繼電器，實(shí)現(xiàn)最高電壓的單體電池往最低電壓的單體電池的能量轉(zhuǎn)移。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。