一種用于電池組的充放電均衡裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣控制領域，具體涉及一種用于對電動車的電池組進行充放電均衡的裝置。
【背景技術】
[0002]隨著人們環(huán)境意識的不斷提高，電動車越來越受到人們的青睞。電動車發(fā)展的主要瓶頸在于電池，而鋰電池則是現(xiàn)階段電動車的主要發(fā)展方向。
[0003]由于鋰電池在使用過程中往往是以電池組的形式存在，不同鋰電池會產生性能上的差異，進而導致性能較差的電池單體在充電時比其他電池單體更早的到達最大電壓值，同時在放電時比其他電池單體更早的到達最低電壓值。現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)(BMS)多采用在充電時為過高的單體電池放電的方式來確保其他電池單體能充入更多的電荷，這種方式往往通過電池節(jié)點處的電阻或M0SFET進行放電，會影響電壓數(shù)據(jù)的采集，并且在放電時無法起到作用。
[0004]圖1所示為目前常用的一種方式電池組均衡方式，其通過多路采樣芯片的耦合電阻，利用采集芯片內置的開關功能，在充電時對電壓最高的電池單體進行放電，以達到均衡目的。
[0005]但是這種電池組均衡方式具有這樣的缺點:1、功率損耗過大，發(fā)熱點距離采集芯片較近，會影響電壓采樣；2、放電時無法起作用；3、比較耗時，在充電速度比較快時無法起到作用。
[0006]另一種實現(xiàn)電池均衡的方案是通過多路耦合線圈進行，通過線圈將最高電壓單體的能量轉移到最低電壓單體。但是這種方案具有如下缺點:1、能量轉移率太低；2、能量轉移的速度太慢。
[0007]因此，現(xiàn)有的用于對電池組進行均衡的方式均存在其自身的問題，無法實現(xiàn)對電池組的最高效利用。
【實用新型內容】
[0008]針對上述問題，本實用新型希望提供一種能夠在放電時使所有電池盡可能釋放電量，在充電時實現(xiàn)電池組最佳充電狀況的電池組均衡設備及相應方法。
[0009]具體而言，本實用新型提供了一種用于電池組的充放電均衡裝置，其特征在于，所述充放電均衡裝置包括:均衡電源模塊、均衡總線、均衡電阻、繼電器組、保護電路，所述電池組為串聯(lián)電池組，所述串聯(lián)電池組的總正、負極分別連接到所述均衡電源模塊的兩個輸入端;
[0010]所述均衡總線包括第一均衡總線和第二均衡總線；
[0011]所述繼電器組包括節(jié)點繼電器和奇偶繼電器，所述電池組中每節(jié)電池的兩端各連接一個節(jié)點繼電器，任意相鄰的兩節(jié)電池之間共用一個節(jié)點繼電器，奇數(shù)的節(jié)點繼電器連接至第一均衡總線，偶數(shù)的節(jié)點繼電器連接至第二均衡總線；
[0012]所述均衡電源模塊的正、負輸出端分別連接所述奇偶繼電器的兩個固定端，所述奇偶繼電器的兩個活動端可以順序與所述第一均衡總線、所述第二均衡總線相連，或者順序與所述第二均衡總線、第一均衡總線相連；
[0013]所述第一均衡總線和所述第二均衡總線之間還連接有所述均衡電阻，所述均衡電阻與所述第一或第二均衡總線之間設置有放電均衡開關；
[0014]所述均衡電源與所述電池組的總正負極之間設置有充電均衡開關；
[0015]所述保護電路分別連接所述奇偶繼電器的兩個固定端，并且基于所述奇偶繼電器的兩個固定端的電壓控制所述充電均衡開關的開閉。
[0016]在另一種優(yōu)選實現(xiàn)方式中，所述保護電路用于為所述均衡總線提供反饋，以判定被均衡電池是否正確接入均衡總線。
[0017]在另一種優(yōu)選實現(xiàn)方式中，所述保護電路包括:第一運算放大器和第二運算放大器。
[0018]在另一種優(yōu)選實現(xiàn)方式中，所述充放電均衡裝置將所述保護電路的輸出與預定閾值進行比較，以判斷所述被均衡電池是否正確接入均衡總線。
[0019]在另一種優(yōu)選實現(xiàn)方式中，所述充放電均衡裝置包括最差電池識別模塊，所述最差電池識別模塊基于每節(jié)電池上的電壓或變壓變化判斷所述電池組中的最差電池。
[0020]有益效果
[0021]本實用新型的電池組均衡設備及相應方法在對電池組進行充電時，只需要采用一個均衡電阻，而現(xiàn)有技術中的均衡設備均需要為每節(jié)電池配備相應的均衡電阻。因此，相比之下，本實用新型的設備節(jié)約了空間，可以選擇較小的電阻來更快的均衡，而且發(fā)熱電阻遠離采樣芯片，不影響采樣。
[0022]本實用新型的電池組均衡設備在對電池組進行放電時，進行放電均衡使放電時最小容量單體可以放電的時間加長，增加整個電池組放出的電量。
[0023]另外，本實用新型在進行充放電均衡時，增加了均衡安全保護電路，使整個控制過程更加可靠，并且不會對均衡電源造成損害。
【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術中所采用的一種均衡電路的結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型所采用的均衡設備的結構示意圖；
[0026]圖3為本實用新型所采用的均衡設備的電路的原理示意圖；
[0027]圖4為本實用新型一個實施例中所采用的保護電路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0028]本實用新型均衡設備的結構示意圖如圖2所示。如圖所示，本實用新型的用于電池組的均衡設備包括均衡繼電器組、均衡總線、均衡電源模塊、均衡電阻、保護電路。
[0029]在本實施例中，電池組包括電池1、2、3、4，電池組中所包含的每節(jié)電池彼此串聯(lián)，電池組串聯(lián)后的總正負極連接到均衡電源模塊(圖中為了使線路簡潔，并未畫出這部分連接線路)。本領域技術人員理解，電池組中電池的數(shù)目是可以任意增減的，本實用新型為了便于技術人員理解，僅畫出了四節(jié)電池。
[0030]均衡繼電器組包括節(jié)點繼電器7、8、9、10以及奇偶繼電器13，奇偶繼電器的兩個固定端分別連接至均衡電源的正極和負極，奇偶繼電器的活動端可以與端子A側的兩個接線端搭接，也可以與端子B側的兩個接線端搭接。當奇偶繼電器的活動端與端子A側的兩個接線端搭接時，第一均衡總線11連接至均衡電源的負極，第二均衡總線12連接至均衡電源的正極；反之，當奇偶繼電器的活動端與端子B側的兩個接線端搭接時，第一均衡總線11連接至均衡電源的正極，第二均衡總線12連接至均衡電源的負極。
[0031]這里所提到的均衡電源主要用于連接至電池組的正負極，并對電池組的輸出進行穩(wěn)壓、控制等處理。均衡電源與電池組正極之間通過充電均衡開關6相連接，并且充電均衡開關受保護電路的反饋控制。
[0032]第一均衡總線11和第二均衡總線12之間還連接有放電電阻和放電控制開關5，用于在對電池組充電時，對最差的電池單體(或者可以說是充電電壓迅速上升的電池單體)進行放電。
[0033]電池1、2、3、4中任意相鄰的兩節(jié)電池之間連接一個節(jié)點繼電器(電池最前端和最后端也可以具有節(jié)點繼電器)，奇數(shù)的節(jié)點繼電器連接至第一根均衡總線，偶數(shù)的節(jié)點繼電器連接至第二根均衡總線。相鄰的節(jié)點繼電器吸合后會將相應電池接入奇偶繼電器兩端。電池均衡設備的控制器能夠根據(jù)當前吸合的節(jié)點繼電器編號驅動奇偶繼電器，以選擇吸合方向，確保均衡總線上的正負極不會與均衡電源的正負極不匹配。
[0034]本實施例的均衡設備可以對最差電池單體進行均衡控制。比如，如果檢測出電池2是本實用新型所認為的最差單體電池，則在充放電時所采用的均衡流程如下:
[0035](1)充電時:
[0036]1、繼電器6斷開，均衡電源不工作，奇偶繼電器向任意方向吸合。
[0037]2、將電壓最高的電池單體，(本實施例中為電池2)，兩端的節(jié)點繼