一種用于電池組的充放電均衡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣控制領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)電動(dòng)車的電池組進(jìn)行充放電均衡的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)境意識(shí)的不斷提高，電動(dòng)車越來(lái)越受到人們的青睞。電動(dòng)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(dòng)車的主要發(fā)展方向。
[0003]由于鋰電池在使用過(guò)程中往往是以電池組的形式存在，不同鋰電池會(huì)產(chǎn)生性能上的差異，進(jìn)而導(dǎo)致性能較差的電池單體在充電時(shí)比其他電池單體更早的到達(dá)最大電壓值，同時(shí)在放電時(shí)比其他電池單體更早的到達(dá)最低電壓值?，F(xiàn)有電池管理系統(tǒng)(BMS)多采用在充電時(shí)為過(guò)高的單體電池放電的方式來(lái)確保其他電池單體能充入更多的電荷，這種方式往往通過(guò)電池節(jié)點(diǎn)處的電阻或M0SFET進(jìn)行放電，會(huì)影響電壓數(shù)據(jù)的采集，并且在放電時(shí)無(wú)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(guò)多路采樣芯片的耦合電阻，利用采集芯片內(nèi)置的開關(guān)功能，在充電時(shí)對(duì)電壓最高的電池單體進(jìn)行放電，以達(dá)到均衡目的。
[0005]但是這種電池組均衡方式具有這樣的缺點(diǎn):1、功率損耗過(guò)大，發(fā)熱點(diǎn)距離采集芯片較近，會(huì)影響電壓采樣；2、放電時(shí)無(wú)法起作用；3、比較耗時(shí)，在充電速度比較快時(shí)無(wú)法起到作用。
[0006]另一種實(shí)現(xiàn)電池均衡的方案是通過(guò)多路耦合線圈進(jìn)行，通過(guò)線圈將最高電壓?jiǎn)误w的能量轉(zhuǎn)移到最低電壓?jiǎn)误w。但是這種方案具有如下缺點(diǎn):1、能量轉(zhuǎn)移率太低；2、能量轉(zhuǎn)移的速度太慢。
[0007]因此，現(xiàn)有的用于對(duì)電池組進(jìn)行均衡的方式均存在其自身的問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的最高效利用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型希望提供一種能夠在放電時(shí)使所有電池盡可能釋放電量，在充電時(shí)實(shí)現(xiàn)電池組最佳充電狀況的電池組均衡設(shè)備及相應(yīng)方法。
[0009]具體而言，本實(shí)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(hù)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(fù)極分別連接到所述均衡電源模塊的兩個(gè)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(diǎn)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(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器，任意相鄰的兩節(jié)電池之間共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器，奇數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第一均衡總線，偶數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第二均衡總線；
[0012]所述均衡電源模塊的正、負(fù)輸出端分別連接所述奇偶繼電器的兩個(gè)固定端，所述奇偶繼電器的兩個(gè)活動(dòng)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(shè)置有放電均衡開關(guān)；
[0014]所述均衡電源與所述電池組的總正負(fù)極之間設(shè)置有充電均衡開關(guān)；
[0015]所述保護(hù)電路分別連接所述奇偶繼電器的兩個(gè)固定端，并且基于所述奇偶繼電器的兩個(gè)固定端的電壓控制所述充電均衡開關(guān)的開閉。
[0016]在另一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，所述保護(hù)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(shí)現(xiàn)方式中，所述保護(hù)電路包括:第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器。
[0018]在另一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，所述充放電均衡裝置將所述保護(hù)電路的輸出與預(yù)定閾值進(jìn)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(shí)現(xiàn)方式中，所述充放電均衡裝置包括最差電池識(shí)別模塊，所述最差電池識(shí)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(shí)用新型的電池組均衡設(shè)備及相應(yīng)方法在對(duì)電池組進(jìn)行充電時(shí)，只需要采用一個(gè)均衡電阻，而現(xiàn)有技術(shù)中的均衡設(shè)備均需要為每節(jié)電池配備相應(yīng)的均衡電阻。因此，相比之下，本實(shí)用新型的設(shè)備節(jié)約了空間，可以選擇較小的電阻來(lái)更快的均衡，而且發(fā)熱電阻遠(yuǎn)離采樣芯片，不影響采樣。
[0022]本實(shí)用新型的電池組均衡設(shè)備在對(duì)電池組進(jìn)行放電時(shí)，進(jìn)行放電均衡使放電時(shí)最小容量單體可以放電的時(shí)間加長(zhǎng)，增加整個(gè)電池組放出的電量。
[0023]另外，本實(shí)用新型在進(jìn)行充放電均衡時(shí)，增加了均衡安全保護(hù)電路，使整個(gè)控制過(guò)程更加可靠，并且不會(huì)對(duì)均衡電源造成損害。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中所采用的一種均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實(shí)用新型所采用的均衡設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型所采用的均衡設(shè)備的電路的原理示意圖；
[0027]圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中所采用的保護(hù)電路的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型均衡設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。如圖所示，本實(shí)用新型的用于電池組的均衡設(shè)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(hù)電路。
[0029]在本實(shí)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(fù)極連接到均衡電源模塊(圖中為了使線路簡(jiǎn)潔，并未畫出這部分連接線路)。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，電池組中電池的數(shù)目是可以任意增減的，本實(shí)用新型為了便于技術(shù)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(diǎn)繼電器7、8、9、10以及奇偶繼電器13，奇偶繼電器的兩個(gè)固定端分別連接至均衡電源的正極和負(fù)極，奇偶繼電器的活動(dòng)端可以與端子A側(cè)的兩個(gè)接線端搭接，也可以與端子B側(cè)的兩個(gè)接線端搭接。當(dāng)奇偶繼電器的活動(dòng)端與端子A側(cè)的兩個(gè)接線端搭接時(shí)，第一均衡總線11連接至均衡電源的負(fù)極，第二均衡總線12連接至均衡電源的正極；反之，當(dāng)奇偶繼電器的活動(dòng)端與端子B側(cè)的兩個(gè)接線端搭接時(shí)，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(fù)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(fù)極，并對(duì)電池組的輸出進(jìn)行穩(wěn)壓、控制等處理。均衡電源與電池組正極之間通過(guò)充電均衡開關(guān)6相連接，并且充電均衡開關(guān)受保護(hù)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(guān)5，用于在對(duì)電池組充電時(shí)，對(duì)最差的電池單體(或者可以說(shuō)是充電電壓迅速上升的電池單體)進(jìn)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(gè)節(jié)點(diǎn)繼電器(電池最前端和最后端也可以具有節(jié)點(diǎn)繼電器)，奇數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第一根均衡總線，偶數(shù)的節(jié)點(diǎn)繼電器連接至第二根均衡總線。相鄰的節(jié)點(diǎn)繼電器吸合后會(huì)將相應(yīng)電池接入奇偶繼電器兩端。電池均衡設(shè)備的控制器能夠根據(jù)當(dāng)前吸合的節(jié)點(diǎn)繼電器編號(hào)驅(qū)動(dòng)奇偶繼電器，以選擇吸合方向，確保均衡總線上的正負(fù)極不會(huì)與均衡電源的正負(fù)極不匹配。
[0034]本實(shí)施例的均衡設(shè)備可以對(duì)最差電池單體進(jìn)行均衡控制。比如，如果檢測(cè)出電池2是本實(shí)用新型所認(rèn)為的最差單體電池，則在充放電時(shí)所采用的均衡流程如下:
[0035](1)充電時(shí):
[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(shí)施例中為電池2)，兩端的節(jié)點(diǎn)繼