一種電池均衡電路、系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池均衡電路、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于儲能電站、電動汽車領(lǐng)域的鋰離子電池一般由多節(jié)較大容量的電池單體串聯(lián)而成，理想情況下電池組中各電池單體的工作電壓、實(shí)際容量都一致，但實(shí)際的電池組在出廠時(shí)就很難保證所有的電池單體完全一致，而且隨著電池組充放電次數(shù)的增加，電池組內(nèi)電池單體的不一致性將逐漸增大。電池單體的不一致性將影響電池組的充電效率和放電能力等使用性能，同時(shí)也會縮短電池組的使用壽命。
[0003]為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)的一種做法是:采用電阻并聯(lián)均衡方法來降低電池組中電池單體的不一致性。電阻并聯(lián)均衡方法就是在各個(gè)電池單體上并聯(lián)一個(gè)電阻均衡電路，通過電阻來消耗多余的能量。這種做法雖然電路結(jié)構(gòu)簡單，但是均衡電流較小、發(fā)熱量大、散熱成本較高，同時(shí)只能在充電末期進(jìn)行均衡，可均衡電量有限。進(jìn)一步，該種方法只能在單個(gè)電池管理單兀(Battery Management Control Unit,BMU)管理的電池單體內(nèi)進(jìn)行均衡。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的另一種做法是:采用電感均衡方法來降低電池組中電池單體的不一致性。電感均衡方法就是采用電感作為儲能元件，將各單體電池上的電量進(jìn)行轉(zhuǎn)移。這種做法也只能在單個(gè)BMU管理的相鄰的電池單體之間進(jìn)行均衡，且均衡時(shí)間較長。
[0005]所以，在對電池組中的電池單體進(jìn)行均衡的過程中，現(xiàn)有技術(shù)只能在單個(gè)BMU管理的電池單體內(nèi)進(jìn)行均衡，無法實(shí)現(xiàn)對整個(gè)電池組中所有電池單體進(jìn)行均衡管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種電池均衡電路、系統(tǒng)和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對電池組中各電池單體進(jìn)行均衡管理。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種電池均衡電路，包括:多個(gè)電池單體，多個(gè)電池單體串聯(lián)連接以形成電池組；多個(gè)第一開關(guān)和多個(gè)第二開關(guān)，第一開關(guān)和第二開關(guān)成對出現(xiàn)且對應(yīng)于一電池單體，第一開關(guān)的第一端與電池單體的負(fù)極連接，第二開關(guān)的第一端與電池單體的正極連接；第一控制元件，第一控制元件的第一端接收微控制器發(fā)送的第一控制信號，以使第一控制元件的第二端和第三端在第一控制信號的控制下選擇性導(dǎo)通，第一控制元件的第二端與第一開關(guān)的第二端連接；第二控制元件，第二控制元件的第一端接收微控制器發(fā)送的第二控制信號，以使第二控制元件的第二端和第三端在第二控制信號的控制下選擇性導(dǎo)通；變壓器，變壓器包括原邊線圈和副邊線圈，原邊線圈的同名端與第二開關(guān)的第二端連接，原邊線圈的異名端與第一控制元件的第三端連接，副邊線圈的同名端與第二控制元件的第三端連接，副邊線圈的異名端和第二控制元件的第二端接收外部的用于均衡各電池單體能量的緩沖電池組的能量或者向緩沖電池組發(fā)送能量。
[0008]其中，第一控制元件為N型MOS管，第一控制元件的第一端、第二端和第三端分別為N型MOS管的柵極、源極和漏極；第二控制元件為N型MOS管，第二控制元件的第一端、第二端和第三端分別為N型MOS管的柵極、源極和漏極。
[0009]其中，緩沖電池組的電壓為12伏特直流電壓。
[0010]其中，第一控制信號和第二控制信號為占空比可調(diào)的脈沖信號。
[0011]其中，該電路進(jìn)一步包括電流采樣模塊，電流采樣模塊串聯(lián)于第一控制元件的第二端和第一開關(guān)的第二端之間，用以獲取電池均衡電路中的均衡電流并傳遞給微控制器，以使微控制器根據(jù)均衡電流調(diào)整第一控制信號和第二控制信號。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種電池均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微控制器、多個(gè)電池管理模塊和緩沖電池組，電池管理模塊包括上述電池均衡電路，其中，微控制器通過第一總線分別與多個(gè)電池管理模塊連接，多個(gè)電池管理模塊通過第二總線分別與緩沖電池組連接。
[0013]其中，第一總線為控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線，第二總線為電源總線。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的再一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種電池均衡方法，該方法基于上述電池均衡系統(tǒng)，該方法包括:由微控制器通過第一總線分別獲取各電池管理模塊中各電池單體的容量；由微控制器分別比較各電池單體的容量與預(yù)定閾值；當(dāng)電池單體的容量高于預(yù)定閾值時(shí)，由微處理控制電池均衡電路將電池單體的能量通過第二總線發(fā)送至緩沖電池組，以使發(fā)送能量后的電池單體的容量達(dá)到預(yù)定閾值；當(dāng)電池單體的容量低于預(yù)定閾值時(shí)，由微控制器控制電池均衡電路將緩沖電池組的能量通過第二總線轉(zhuǎn)移至電池單體，以使獲取能量后的電池單體的容量達(dá)到預(yù)定閾值。
[0015]其中，由微處理控制電池均衡電路將電池單體的能量通過第二總線發(fā)送至緩沖電池組的步驟具體為:由微控制器控制與電池單體對應(yīng)的第一開關(guān)和第二開關(guān)閉合；由微控制器通過第一控制信號控制電池單體與原邊線圈接通，同時(shí)通過第二控制信號控制緩沖電池組與副邊線圈斷開，以將電池單體的能量通過原邊線圈存儲至變壓器的磁芯；由微控制器通過第一控制信號控制電池單體與原邊線圈斷開，同時(shí)通過第二控制信號控制緩沖電池組與副邊線圈接通，以將存儲至磁芯的能量依次通過副邊線圈和第二總線發(fā)送至緩沖電池組。
[0016]其中，由微控制器控制電池均衡電路將緩沖電池組的能量通過第二總線轉(zhuǎn)移至電池單體的步驟具體為:由微控制器控制與電池單體對應(yīng)的第一開關(guān)和第二開關(guān)閉合；由微控制器通過第二控制信號控制緩沖電池組與副邊線圈接通，同時(shí)通過第一控制信號控制電池單體與原邊線圈斷開，以將緩沖電池組的能量依次通過第二總線和副邊線圈存儲至變壓器的磁芯；由微控制器通過第二控制信號控制緩沖電池組與副邊線圈斷開，同時(shí)由微控制器通過第一控制信號控制電池單體與原邊線圈接通，以將存儲于磁芯的能量通過原邊線圈轉(zhuǎn)移至電池單體。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的電池均衡電路、系統(tǒng)和方法通過控制第一控制元件和第二控制元件的選擇性導(dǎo)通，使得電池單體存在多余能量時(shí)，將多余的能量傳遞至緩沖電池組以及電池單體能量不足時(shí)，從緩沖電池組吸收能量，從而能夠以相對簡單的電路實(shí)現(xiàn)電池組中各電池單體的均衡，提高電池組的使用壽命。同時(shí)，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)只能對單個(gè)電池管理模塊管理的電池單體進(jìn)行均衡，無法對整個(gè)電池組中所有電池單體進(jìn)行均衡管理的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明電池均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中電池均衡電路的第一實(shí)施例的電路原理圖；
[0020]圖3是圖1中電池均衡電路的第二實(shí)施例的電路原理圖；
[0021]圖4是本發(fā)明電池均衡方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]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)施例僅是本發(fā)明的一部分實(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。
[0023]圖1是本發(fā)明電池均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，電池均衡系統(tǒng)包括微控制器11、多個(gè)電池管理模塊12、緩沖電池組13、第一總線14和第二總線15。
[0024]微控制器11通過第一總線14分別與多個(gè)電池管理模塊12連接，具體來說，微控制器11通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(Controller Area Network, CAN)分別與多個(gè)電池管理模塊12連接。多個(gè)電池管理模塊12通過第二總線15分別與緩沖電池組13連接，具體來說，第二總線15為電源總線，其包括電源正線P和電源負(fù)線N，多個(gè)電池管理模塊12通過電源正線P和電源負(fù)線N連接至緩沖電池組13。
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