電池組能量均衡電路的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池管理系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池組能量均衡電路。
【【背景技術(shù)】】
[0002]儲能動力電池組通常包括多節(jié)電池單元相互串聯(lián)的，一節(jié)電池單元由一個或多個電池單體并聯(lián)而成。儲能動力電池組廣泛的應用于電動汽車和儲能電站等領(lǐng)域。目前，新能源汽車是汽車發(fā)展熱點，電動汽車更為重中之重，而儲能動力電池組的性能是制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵點。
[0003]由于制造工藝條件限制導致單體電池之間存在性能差異，且隨著儲能動力電池組充放電次數(shù)的增加，電池組中單體電池的充放電狀態(tài)、溫度、端電壓、阻抗和老化特性等等的差異，使得單體電池的狀態(tài)可能各不相同，造成電池單元之間的電量和電壓等更加不均衡，因此，儲能動力電池組中單體電池的一致性是判斷電池組性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標之一。儲能動力電池組的容量和帶電量由最差的那一節(jié)電池單元決定，也就是“木桶效應”。在儲能動力電池組中一般需要應用電池均衡電路對其進行調(diào)節(jié)，以保持電池組的容量，延長電池組的壽命等。
[0004]中國專利ZL201120314275.4揭示了一種電池模塊均衡電路，其包括由若干電池串聯(lián)連接形成的電池單元，電容，所述若干電池分別與所述電容連接，若干組單控開關(guān)單元，所述單控開關(guān)單元的數(shù)量等于所述電池的數(shù)量，每組所述單控單元對應連接于一個電池與所述電容之間，以及總控開關(guān)單元，所述總控開關(guān)單元連接于所述模塊與所述電容之間。由此可見，該專利技術(shù)主要是講電容作為載體進行電容的轉(zhuǎn)移從而實現(xiàn)均衡，該專利技術(shù)的不足之處在于:電路比較復雜，電容放電穩(wěn)定性不夠，更嚴重的是無法實現(xiàn)超大容量的均衡需求。
[0005]鑒于以上弊端，實有必要提供一種電池組能量均衡電路以克服上述缺陷。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種電池組能量均衡電路，該電池組能量均衡電路均衡能力強、運行穩(wěn)定性好且很大程度上滿足大容量的儲能動力電池組均衡的需求，甚至是超大容量的儲能動力電池組均衡需求。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種電池組能量均衡電路，其包括記序號為I至N的N個串聯(lián)電池單元，所述每個電池單元的兩極均通過第一開關(guān)并聯(lián)有一個與該電池單元同序號的均衡電池，所述每個均衡電池的兩端還通過選通開關(guān)并聯(lián)至與該均衡電池序號加I所對應的電池單元的兩極直至最后將序號為N的均衡電池通過選通開關(guān)并聯(lián)至序號為I的電池單元的兩極。
[0008]優(yōu)選的是，還包括檢測單元，所述檢測單元用于檢測所述電池單元的端電壓，并向所述選通開關(guān)發(fā)送開合控制信號。
[0009]優(yōu)選的是，初始狀況時，所述第一開關(guān)均為閉合狀態(tài)，所述選通開關(guān)均為斷開狀態(tài)，當檢測單元檢測出端電壓最高和最低的兩電池單元時，第一開關(guān)和選通開關(guān)的開合狀態(tài)確保端電壓最高的電池單元的兩端不并聯(lián)均衡電池，端電壓最低的電池單元的兩端并聯(lián)兩個均衡電池。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明電池組能量均衡電路設(shè)計簡單，均衡能力強，運行穩(wěn)定性好，并且能適應大容量的均衡的需求。
【【附圖說明】】
[0011]圖1為本發(fā)明電池組能量均衡電路中任意4個串聯(lián)電池單元的電路示意圖；
[0012]圖2為圖1所示串聯(lián)電池單元未開啟均衡系統(tǒng)時的電路示意圖；
[0013]圖3為圖1所示串聯(lián)電池單元中第一電池單元電量最高，第三電池單元電量最低時的電路不意圖；
[0014]圖4為圖1所示串聯(lián)電池單元中第二電池單元電量最高，第四電池單元電量最低時的電路不意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明電池組能量均衡電路的均衡系統(tǒng)的原理圖。
【【具體實施方式】】
[0016]請參考圖1至圖5所示，本發(fā)明一種電池組能量均衡電路，其包括記序號為I至N的N個串聯(lián)電池單元，所述每個電池單元的兩極均通過第一開關(guān)并聯(lián)有一個與該電池單元同序號的均衡電池，所述每個均衡電池的兩端還通過選通開關(guān)并聯(lián)至與該均衡電池序號加I所對應的電池單元的兩極直至最后將序號為N的均衡電池通過選通開關(guān)并聯(lián)至序號為I的電池單元的兩極。
[0017]請繼續(xù)參考圖1所示，在不需要均衡時，通過選通開關(guān)使均衡電池并聯(lián)在對應的電池單元上。在開啟均衡時，通過選通開關(guān)把電量最高的電池單元所并聯(lián)的均衡電池移到后一級電池單元上工作，直到電量最低的電池單元所對應的均衡電池停止移動，這樣電量最低的電池單元就有兩個均衡電池補充容量，電量最高的電池單元沒有并聯(lián)均衡電池。
[0018]采取時分復用的控制手法來控制均衡電池所要并聯(lián)位置，使之每一組的電池單元電量更加均衡和控制均衡電路更加穩(wěn)定。使用此種均衡方法可以快速均衡，其范圍是零到兩倍的均衡電池電量，尤其是合適大容量的電池單元，并且其損耗很低的電量。
[0019]均衡系統(tǒng)控制邏輯:首先，檢測各個電池單元的端電壓，判斷各單元電池之間的壓差是否超出標準，若超出，則開啟均衡控制，通過選通開關(guān)把電壓最高的電池組所并聯(lián)的均衡電池移到后一級電池組工作，直到電壓最低的電池單元所對應的均衡電池停止移動，這些完成后，重新檢測各個電池單元電壓。如果沒有超出，則再判斷各單元電池電壓變化是否一致。如果電壓變化一致，則返回檢測各個電池單元電壓；如果不一致則開啟均衡，通過選通開關(guān)把電壓變化最慢的電池單元所并聯(lián)均衡電池移到后一級電池單元工作，直到電壓變化最快的電池單元所對應的均衡電池停止移動，完成后再回到檢測各個電池單元電壓。
[0020]以四節(jié)串聯(lián)的電池單元為例，對此均衡方法具體描述為:在不需要均衡時，通過選通開關(guān)將均衡電池并聯(lián)在對應的電池單元上，形成電路示意圖2所示，圖2的箭頭部分表示開關(guān)閉合。在運行時，發(fā)現(xiàn)第一節(jié)電池單元電量最高，第三節(jié)電池電量單元最低，需開啟均衡。通過選通開關(guān)使第一節(jié)和第二節(jié)均衡電池向后一節(jié)電池單元并聯(lián)，第三節(jié)和第四節(jié)均衡電池并聯(lián)在對應的電池單元上，則第一節(jié)電池單元因為失去了均衡電池電量下降，第三節(jié)電池單元多出了一個均衡電池則電量增加，就形成電路示意圖3所示，圖3的箭頭部分表示開關(guān)閉合。又運行一段時間，發(fā)現(xiàn)第二節(jié)電池電量最高，第四節(jié)電池電量最低，同理，第二節(jié)電池單元最高電路因為失去了均衡電池電量下降，第四節(jié)電池單元多出了一個均衡電池則電量增加，則形成如圖4的連接方式。
[0021 ] 本發(fā)明使用的均衡電池是與電池單元相同的電池，均衡電池的容量一般建議為電池單元的3%到8%，具體設(shè)置容量需參考產(chǎn)品特性和市場需求來確定值。
[0022]本發(fā)明電池組能量均衡電路，并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。
【主權(quán)項】
1.一種電池組能量均衡電路，其特征在于:包括記序號為I至N的N個串聯(lián)電池單元，所述每個電池單元的兩極均通過第一開關(guān)并聯(lián)有一個與該電池單元同序號的均衡電池，所述每個均衡電池的兩端還通過選通開關(guān)并聯(lián)至與該均衡電池序號加I所對應的電池單元的兩極直至最后將序號為N的均衡電池通過選通開關(guān)并聯(lián)至序號為I的電池單元的兩極。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組均衡電路，其特征在于:還包括檢測單元，所述檢測單元用于檢測所述電池單元的端電壓，并向所述選通開關(guān)發(fā)送開合控制信號。
3.如權(quán)利要求2所述的電池組均衡電路，其特征在于:初始狀況時，所述第一開關(guān)均為閉合狀態(tài)，所述選通開關(guān)均為斷開狀態(tài)，當檢測單元檢測出端電壓最高和最低的兩電池單元時，第一開關(guān)和選通開關(guān)的開合狀態(tài)確保端電壓最高的電池單元的兩端不并聯(lián)均衡電池，端電壓最低的電池單元的兩端并聯(lián)兩個均衡電池。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電池組能量均衡電路，其包括記序號為1至N的N個串聯(lián)電池單元，所述每個電池單元的兩極均通過第一開關(guān)并聯(lián)有一個與該電池單元同序號的均衡電池，所述每個均衡電池的兩端還通過選通開關(guān)并聯(lián)至與該均衡電池序號加1所對應的電池單元的兩極直至最后將序號為N的均衡電池通過選通開關(guān)并聯(lián)至序號為1的電池單元的兩極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，發(fā)明電池組能量均衡電路設(shè)計簡單，均衡能力強，運行穩(wěn)定性好，并且能適應大容量的均衡的需求。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN104578310
【申請?zhí)枴緾N201510037274
【發(fā)明人】李家德, 陳加杰, 耿德先
【申請人】深圳市沃特瑪電池有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月23日