一種電池均衡電路及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池均衡電路及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]一個(gè)電池組通常由若干個(gè)單體電池串聯(lián)組成，一個(gè)電池系統(tǒng)通常由若干個(gè)電池組構(gòu)成。由于每個(gè)電池在生產(chǎn)和使用過程中存在差異，會(huì)造成單體電池的不均衡和電池組之間的不均衡。這種不均衡會(huì)導(dǎo)致一些單體電池過充或過放，從而縮短電池使用壽命，也加速了整個(gè)電池組的損壞。目前在解決電池均衡問題上主要分為以下兩大類方法:
(I)電阻放電式被動(dòng)均衡。該均衡方式是最簡單、成本最低的均衡方法。將一個(gè)開關(guān)和電阻串聯(lián)后并聯(lián)在每節(jié)電池兩端，需要均衡時(shí)，將容量高的電池上的開關(guān)接通，即對該電池進(jìn)行放電。由于將富余的電通過電阻以純粹發(fā)熱形式放掉，因此均衡的電流只能很小，且造成電池能量浪費(fèi)。
[0003](2)奇偶電感法電荷轉(zhuǎn)換均衡。該方法可以實(shí)現(xiàn)高端、低端兩種情況下的均衡，但控制電路比較復(fù)雜，電荷只能在相鄰的電池間逐個(gè)傳遞，傳遞過程能量損耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一個(gè)目的是針對【背景技術(shù)】所述的電池均衡電路存在的缺陷，提出一種電池均衡電路。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種電池均衡電路，其特征在于:所述均衡電路由多個(gè)電池串聯(lián)組成的電池組、外部直流電源、DC-DC變換器、第一開關(guān)、第二開關(guān)和若干支路開關(guān)組成；所述第一開關(guān)為聯(lián)動(dòng)開關(guān)；所述外部直流電源與所述DC-DC變換器相連；所述DC-DC變換器通過所述第一開關(guān)和支路開關(guān)與電池串聯(lián)形成針對電池個(gè)體的均衡充電回路；所述DC-DC變換器通過所述第二開關(guān)與所述電池組串聯(lián)形成針對電池組的均衡充電回路；所述第一開關(guān)和所述若干支路開關(guān)用于控制單體電池的均衡；所述第二開關(guān)用于控制電池組的均衡。
[0005]在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案:
所述DC-DC變換器輸出限流的高電壓和限流的低電壓。
[0006]所述DC-DC變換器的限流低電壓輸出端與所述第一開關(guān)連接。
[0007]所述DC-DC變換器的限流高電壓輸出端與所述第二開關(guān)連接。
[0008]本發(fā)明另一個(gè)目的是針對【背景技術(shù)】所述的電池均衡電路存在的缺陷，提出一種電池均衡控制系統(tǒng)。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種電池均衡控制系統(tǒng)，其特征在于:它設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)所述的電池均衡電路，每個(gè)電池均衡電路配置有信號采集模塊、處理器CPU、隔離電路、開關(guān)控制模塊；每個(gè)電池組內(nèi)電池的電池信號采集通過信號采集模塊實(shí)現(xiàn)，所述電池信號的處理通過CPU實(shí)現(xiàn)，電池均衡電路內(nèi)的所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)和支路開關(guān)的控制通過開關(guān)控制模塊實(shí)現(xiàn)，在所述信號采集模塊和所述開關(guān)控制模塊之間連接有隔離電路，CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
[0009]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是: 本發(fā)明采用分路補(bǔ)償電壓方法可以對單體電池或電池組進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)電均衡，也可以對單體電池和電池組同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)電均衡，使電池容量保持一致，解決電池串的短板效應(yīng)，提高整體電池使用壽命。本發(fā)明控制簡單，成本較低，體積較小。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的對一個(gè)電池組的電池均衡電路的電路圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明控制電池均衡電路工作狀態(tài)的示意圖1。
[0013]圖4為本發(fā)明控制電池均衡電路工作狀態(tài)的示意圖2。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]參照圖1。本實(shí)施例的均衡電路包括外部直流電源、DC-DC變換器、第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、支路開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7、電池B1、B2、B3、B4、B5和B6。其中，電池則、82、83、84、85和86組成一個(gè)電池組。外部直流電源與DC-DC變換器連接。DC-DC變換器的1、2輸出端為限流的低電壓輸出端，與第一開關(guān)Kl相連。第一開關(guān)K1、支路開關(guān)S1、S2和電池BI串聯(lián)；第一開關(guān)K1、支路開關(guān)S2、S3和電池B2串聯(lián)；第一開關(guān)K1、支路開關(guān)S3、S4和電池B3串聯(lián)；第一開關(guān)K1、支路開關(guān)S4、S5和電池B4串聯(lián)；第一開關(guān)K1、支路開關(guān)S5、S6和電池B5串聯(lián)；第一開關(guān)K1、支路開關(guān)S6、S7和電池B6串聯(lián)。DC-DC變換器的3、4輸出端為限流的高電壓輸出端，與第二開關(guān)K2相連。第二開關(guān)K2與電池組串聯(lián)。
[0016]再參照圖2。本實(shí)施例的均衡電路控制方法包括對單體電池信號的采集及處理，對第一開關(guān)、第二開關(guān)和支路開關(guān)的控制。信號采集模塊負(fù)責(zé)采集單體電池的電壓、溫度和內(nèi)阻信息，將信息傳送給CPUl、……CPUn，CPU為處理器，I……η代表不同的電池組，η為大于等于2的自然數(shù)，每個(gè)CPU負(fù)責(zé)管理一個(gè)電池組，CPU之間可以相互通訊。CPU1、……CPUn接收到信息后經(jīng)過處理并判斷電池或者電池組是否需要均衡。如果需要均衡，則CPU1、CPU2、……發(fā)送控制信號給開關(guān)控制模塊，由開關(guān)控制模塊來控制第一開關(guān)、第二開關(guān)和支路開關(guān)的通斷。在信號采集模塊和開關(guān)控制模塊之間連接有隔離電路，將外部直流電源和電池隔離。
[0017]以下詳細(xì)說明圖2所示控制結(jié)構(gòu)的工作原理，參照圖3、4:
負(fù)責(zé)管理包括電池Β2在內(nèi)的電池組的CPU判斷出電池Β2的容量低于其它電池時(shí)，則對電池Β2進(jìn)行均衡。開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)Kl和支路開關(guān)S2和S3閉合，外部直流電源、DC-DC變換器和電池Β2形成回路，開始對電池Β2進(jìn)行補(bǔ)電均衡。均衡結(jié)束后，第一開關(guān)Kl和支路開關(guān)S2和S3斷開。
[0018]在各個(gè)電池組間，各個(gè)CPU經(jīng)過信息交換后，負(fù)責(zé)管理電池組BCl的CPUl判斷出電池組BCl的容量低于電池組BC2時(shí)，則對電池組BCl進(jìn)行均衡。開關(guān)控制模塊控制第二開關(guān)Κ2閉合，外部直流電源、DC-DC變換器和電池組BCl形成回路，開始對電池組BCl進(jìn)行補(bǔ)電均衡。均衡結(jié)束后，第二開關(guān)Κ2斷開。
[0019]當(dāng)在對電池組進(jìn)行補(bǔ)電均衡時(shí)，若CPU判斷出有單體電池的容量低于其它電池時(shí)，開關(guān)控制模塊可以控制第一開關(guān)Kl和相應(yīng)的支路開關(guān)閉合，同時(shí)對單體電池進(jìn)行均衡。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池均衡電路，其特征在于:所述均衡電路由多個(gè)電池串聯(lián)組成的電池組、夕卜部直流電源、DC-DC變換器、第一開關(guān)、第二開關(guān)和若干支路開關(guān)組成；所述第一開關(guān)為聯(lián)動(dòng)開關(guān)；所述外部直流電源與所述DC-DC變換器相連；所述DC-DC變換器通過所述第一開關(guān)和支路開關(guān)與電池串聯(lián)形成針對電池個(gè)體的均衡充電回路；所述DC-DC變換器通過所述第二開關(guān)與所述電池組串聯(lián)形成針對電池組的均衡充電回路；所述第一開關(guān)和所述若干支路開關(guān)用于控制單體電池的均衡；所述第二開關(guān)用于控制電池組的均衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池均衡電路，其特征在于:所述DC-DC變換器輸出限流的高電壓和限流的低電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電池均衡電路，其特征在于:所述DC-DC變換器的限流低電壓輸出端與所述第一開關(guān)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電池均衡電路，其特征在于:所述DC-DC變換器的限流高電壓輸出端與所述第二開關(guān)連接。
5.一種電池均衡控制系統(tǒng)，其特征在于:它設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)權(quán)利要求1、2、3或4所述的電池均衡電路，每個(gè)電池均衡電路配置有信號采集模塊、處理器CPU、隔離電路、開關(guān)控制模塊；每個(gè)電池組內(nèi)電池的電池信號采集通過信號采集模塊實(shí)現(xiàn)，所述電池信號的處理通過CPU實(shí)現(xiàn)，電池均衡電路內(nèi)的所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)和支路開關(guān)的控制通過開關(guān)控制模塊實(shí)現(xiàn)，在所述信號采集模塊和所述開關(guān)控制模塊之間連接有隔離電路，CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電池均衡電路及電池均衡控制系統(tǒng)。所述均衡電路由電池、外部直流電源、DC-DC變換器、第一開關(guān)、第二開關(guān)和若干支路開關(guān)組成。所述第一開關(guān)和所述若干支路開關(guān)用于控制單體電池的均衡。所述第二開關(guān)用于控制由若干單體電池組成的電池組的均衡。所述控制系統(tǒng)包括信號采集模塊、處理器CPU、隔離電路、開關(guān)控制模塊。本發(fā)明采用分路補(bǔ)償電流方法可以對單體電池或電池組進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)電均衡，也可以對單體電池和電池組同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)電均衡，使各電池容量保持一致，解決電池串的短板效應(yīng)，提高電池使用壽命。本發(fā)明控制簡單，成本較低，體積較小。
【IPC分類】H01M10-42, H02J7-00
【公開號】CN104577227
【申請?zhí)枴緾N201410808906
【發(fā)明人】陳威, 毛良平, 陳建, 張育紅
【申請人】浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司, 杭州南都動(dòng)力科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月23日