本發(fā)明涉及電池均衡的技術領域，具體地涉及電池組內的多個單體電池之間的電量均衡裝置及方法。

背景技術：

受能源危機與環(huán)境危機的影響，電動汽車發(fā)展迅速，而鋰電池作為電動汽車的主流動力來源則備受關注。鋰電池在電動汽車上實際運用時，均采用電池組的形式，但由于鋰電池在生產時的微小性能差異，導致鋰電池組在實際使用過程中的不一致性會逐漸增大，如果不及時進行均衡處理，不斷增大的不一致性會導致鋰電池組的壽命提前終結。

主流均衡方式是被動均衡和主動均衡，被動均衡主要是通過在每節(jié)單體電池兩端并聯(lián)一個功率電阻和開關，當某節(jié)電池電壓較高時，吸合開關，消耗部分電量，直至達到均衡狀態(tài)。在這種方式中，功率電阻將電能轉化為熱能，如果散熱不合理的話，會導致整個電池組合均衡模塊溫度過高，導致電池加速衰減以及均衡模塊燒毀的后果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡方裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術中電池均衡效率低，損耗大的技術問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡裝置，該電量均衡裝置包括：均衡模塊，用于吸收所述單體電池的電能，并利用該電能對所述電池組內的其他單體電池進行放電；電量檢測模塊，用于檢測各個單體電池的電量socnn；以及控制裝置，用于執(zhí)行以下操作：根據該各個單體電池的電量socnn，計算單體電池的平均電量確定所述電池組中電量大于單體電池平均電量的單體電池；以及利用所述電池組中電量大于單體電池平均電量的單體電池對所述均衡模塊進行充電，之后控制該均衡模塊利用其所被充入的電能對所述電池組中電量小于單體電池平均電量的單體電池進行放電。

優(yōu)選地，所述單體電池的平均電量的計算公式為其中，所述電池組包含n個單體電池，所述soc11為第1個單體電池的電量、所述soc12為第2個單體電池的電量……所述soc1n為第n個單體電池的電量。

優(yōu)選地，所述電池組為n個單體電池串聯(lián)而成；所述均衡模塊包含多繞組變壓器、初級控制開關、以及與電池組內單體電池對應的多個次級控制開關，其中，所述多繞組變壓器包含原線圈與多個副線圈，所述原線圈并聯(lián)在所述電池組兩端，所述初級控制開關串聯(lián)在原線圈與所述電池組構成的回路中，以及多個副線圈中的副線圈與所述單體電池一一對應，每一單體電池兩端并聯(lián)一副線圈，每一單體電池與其兩端并聯(lián)的副線圈所構成的回路中串聯(lián)有一個次級控制開關。

優(yōu)選地，所述控制裝置用于執(zhí)行以下操作：斷開所述初級控制開關以及電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，以使得所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對該單體電池所對應的副線圈進行充電；斷開所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合所述初級控制開關以及電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，使所述多繞組變壓器對所述電量小于單體電池平均電量的單體電池進放電。

優(yōu)選地，所述初級控制開關和次級控制開關為mos管。

本發(fā)明第二方面提供一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡方法，該電量均衡方法包括：檢測電池組內各個單體電池的電量socnn；根據該各個單體電池的電量socnn，計算單體電池的平均電量確定所述電池組中電量大于單體電池平均電量的單體電池；以及利用所述電池組中電量大于單體電池平均電量的單體電池對均衡模塊進行充電，之后控制該均衡模塊利用其所被充入的電能對所述電池組中電量小于單體電池平均電量的單體電池進行放電。

優(yōu)選地，所述單體電池的平均電量的計算公式為其中，所述電池組包含n個單體電池，所述soc11為第1個單體電池的電量、所述soc12為第2個單體電池的電量……所述soc1n為第n個單體電池的電量。

優(yōu)選地，所述電池組為n個單體電池串聯(lián)而成；所述均衡模塊包含多繞組變壓器、初級控制開關、以及與電池組內單體電池對應的多個次級控制開關，其中，所述多繞組變壓器包含原線圈與多個副線圈，所述原線圈并聯(lián)在所述電池組兩端，所述初級控制開關串聯(lián)在原線圈與所述電池組構成的回路中，以及多個副線圈中的副線圈與所述單體電池一一對應，每一單體電池兩端并聯(lián)一副線圈，每一單體電池與其兩端并聯(lián)的副線圈所構成的回路中串聯(lián)有一次級控制開關。

優(yōu)選地，利用所述電池組中電量大于單體電池平均電量的單體電池對均衡模塊進行充電，之后控制該均衡模塊利用其所被充入的電能對所述電池組中電量小于單體電池平均電量的單體電池進行放電，包括：斷開所述初級控制開關以及電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，以使得所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對該單體電池所對應的副線圈進行充電；斷開所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合所述初級控制開關以及電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，使所述多繞組變壓器對所述電量小于單體電池平均電量的單體電池進放電。

優(yōu)選地，所述初級控制開關和次級控制開關為mos管。

通過上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有電路簡單，均衡效率高，損耗小的優(yōu)點。采用本發(fā)明的技術方案，可以實現(xiàn)電池組內的主動均衡，減小電池內的不一致性，有效地改善了電池組內的一致性，延長電池使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種電池組之間的電量均衡裝置的結構圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的一種電池組之間的電量均衡模塊的電路圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡裝置的結構圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡模塊的電路圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的一種電池組之間的電量均衡方法的工作流程示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例提供的一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡方法的工作流程示意圖。

附圖標記說明

1電量檢測模塊2控制裝置

3均衡模塊4電池組

pack1第1電池組pack2第2電池組

t1第1多繞組變壓器t2第2多繞組變壓器

k1第1初級控制開關k2第2初級控制開關

s1n第1電池組第n次級控制開關s2n第2電池組第n次級控制開關

b1n第1電池組第n單體電池b2n第2電池組第n單體電池

電池組平均電量socn第n個電池組的電量

第n電池組單體電池平均電量packn第n個電池組

socnn第n電池組第n單體電池電量

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚，完整的描述。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1是本發(fā)明一實施例提供的一種電池組之間的電量均衡裝置的結構圖。如圖1所示，本發(fā)明提供一種電池組之間的電量均衡裝置，該電量均衡裝置包括：電量檢測模塊1、控制裝置2、均衡模塊3以及電池組4。其中，均衡模塊3用于吸收電池組的電能，并利用該電能對其它電池組進行放電；電量檢測模塊1用于檢測各個電池組的電量socn；控制模塊2用于執(zhí)行以下操作：接收上述各個電池組的電量socn，根據所述socn計算電池組的平均電量將socn與進行比較，確定電池組4中電量大于電池組平均電量的電池組和電量小于電池組平均電量的電池組，并利用電量大于電池組平均電量的電池組對均衡模塊3充電，之后再控制該均衡模塊3利用其所被充入的電能對電量小于電池組平均電量的單體電池進行放電。上述電量均衡裝置通過將電量高于電池組平均電量的電池組內的多余電量轉移到電量小于電池組平均電量的電池組內，實現(xiàn)了電池組之間的電量均衡，減少了電池組之間的不一致性，提高了電池的使用壽命。

本發(fā)明的技術方案可以實現(xiàn)n個電池組之間的電量均衡，現(xiàn)以兩個電池組之間的電量均衡為例。

圖2是本發(fā)明實施例提供的一種電量均衡模塊的電路圖，優(yōu)選地，本發(fā)明可以采用多繞組變壓器型均衡電路。本實施例以兩個電池組之間的均衡模塊為例，本實施例的均衡模塊包含兩個電池組，與兩個電池組對應的兩個多繞組變壓器，兩個初級控制開關以及與電池組內的單體電池一一對應的次級控制開關。

如圖2所示，該電池由電池組pack1與電池組pack2組成，電池組pack1與電池組pack2串聯(lián)連接，并且每個電池組均由n個單體電池串聯(lián)構成。多繞組變壓器t1、t2分別與電池組pack1、pack2相對應，每個多繞組變壓器包含原線圈與多個副線圈，多繞組變壓器t1的原線圈并聯(lián)在電池組pack1兩端，初級控制開關k1串聯(lián)在多繞組變壓器t1的原線圈與電池組pack1構成的回路中，多繞組變壓器t1的副線圈與電池組pack1內的單體電池一一對應，電池組pack1內的每個單體電池兩端并聯(lián)一個多繞組變壓器t1的副線圈，電池組pack1內的每一單體電池與其兩端的多繞組變壓器t1的副線圈所構成的回路中串聯(lián)有一個次級控制開關，多繞組變壓器t2以同樣的方式連接電池組pack2。

其中，如圖2所示，相鄰電池組pack1和pack2各自所對應的多繞組變壓器t1和t2的原線圈存在重疊區(qū)域，以使得電池組pack1和pack2各自所對應的多繞組變壓器t1和t2可通過位于該重疊區(qū)域的單體電池交換能量，圖2所示的重疊區(qū)域的單體電池為單體電池b21。

電量檢測模塊檢測各個電池組的電量socn后將所述電量輸入到控制裝置，控制裝置根據上述數(shù)據計算出電池組的平均電量并將電池組的電量socn與電池組的平均電量相比較，并控制均衡模塊進行以下動作：斷開與電量大于電池組平均電量的電池組連接的初級控制開關以及與電量小于電池組平均電量的電池組連接的初級控制開關和次級控制開關，閉合所述電量大于電池組平均電量的電池組內單體電池對應的次級控制開關，對與所述電量大于電池組平均電量的電池組連接的多繞組變壓器充電；斷開所述電量大于電池組平均電量的電池組內單體電池對應的次級控制開關，閉合與所述電量大于電池組平均電量的電池組連接的初級控制開關以及與所述對應于多繞組變壓器原線圈重疊區(qū)域的單體電池連接的次級控制開關，使與所述電量大于電池組平均電量的電池組連接的多繞組變壓器對所述對應于多繞組變壓器原線圈重疊區(qū)域的單體電池放電；斷開與所述電量大于電池組平均電量的電池組連接的初級控制開關，閉合與所述與電量小于電池組平均電量的電池組連接的初級控制開關，使所述對應于多繞組變壓器原線圈重疊區(qū)域的單體電池對與所述電量小于電池組平均電量的電池組連接的多繞組變壓器充電；斷開與所述對應于多繞組變壓器原線圈重疊區(qū)域的單體電池連接的次級控制開關，閉合與所述電量小于電池組平均電量的電池組內其他單體電池連接的次級控制開關，使與所述電量小于電池組平均電量的電池組連接的多繞組變壓器對所述電量小于電池組平均電量的電池組放電。

如圖2所示，如果電池組pack1的電量大于電池組pack2的電量，則控制模塊控制均衡模塊進行以下動作：斷開與電池組pack1連接的初級控制開關k1以及與電池組pack2連接的初級控制開關k2和次級控制開關s2n，閉合電池組pack1內單體電池對應的次級控制開關s1n，使電池組pack1對多繞組變壓器t1充電；再斷開次級控制開關s1n，閉合初級控制開關k1以及與單體電池b21連接的次級控制開關s21，使多繞組變壓器t1對單體電池b21放電；斷開初級控制開關k1，閉合初級控制開關k2，使單體電池b21對多繞組變壓器t2充電；斷開與單體電池b21連接的次級控制開關s21，閉合與電池組pack2內其它單體電池連接的次級控制開關，使多繞組變壓器t2對低于電池組平均電量的電池組pack2放電。這樣就通過均衡模塊將電池組pack1內多余的電量轉移到電池組pack2，經過多次轉換，最終達到電池組之間的電池均衡。

當電池組之間的電量均衡完畢后，亦可通過本發(fā)明提供的技術方案實現(xiàn)電池組內單體電池之間的電量均衡。圖3是本發(fā)明一實施例提供的一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡裝置的結構圖。如圖3所示，電池組內的多個單體電池之間的電量均衡裝置包括：一個電池組packn、電量檢測模塊1、控制裝置2以及均衡模塊3。其中，電池組packn內有多個單體電池；均衡模塊3用于吸收電池組單元的電能，并利用該電能對所述電池組內的其他單體電池進行放電；電量檢測模塊1用于檢測各個單體電池的電量socnn；控制模塊2用于執(zhí)行以下操作：接收上述各個單體電池的電量socnn，根據所述socnn計算單體電池的平均電量將socnn與進行比較，確定電池組packn中電量大于單體電池平均電量的單體電池，并利用電池組packn中電量大于單體電池平均電量的單體電池對均衡模塊3進行充電，之后再控制該均衡模塊3利用其所被充入的電能對電池組packn中電量小于單體電池平均電量的單體電池進行放電。上述電量均衡裝置通過將電池組packn內電量大于平均電量的單體電池內多余的電量轉移到小于平均電量的單體電池內，實現(xiàn)了電池組內電池電量的均衡，減少了電池組內的不一致性，提高了電池的使用壽命。

圖4是本發(fā)明實施例提供的一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡模塊的電路圖。優(yōu)選地，本發(fā)明可以采用多繞組變壓器型均衡電路。以實現(xiàn)電池組pack1內單體電池之間電量均衡為例，本實施例的均衡模塊包含多繞組變壓器t1、初級控制開關k1、以及與電池組內單體電池對應的多個次級控制開關。

如圖4所示，該電池組pack1由n個單體電池串聯(lián)構成，變壓器t1有一個原線圈以及多個副線圈，其中，原線圈并聯(lián)在電池組pack1兩端，初級控制開關k1串聯(lián)在原線圈與電池組pack1構成的回路中，副線圈都與單體電池一一對應，每個單體電池兩端并聯(lián)一個副線圈，每一單體電池與其兩端并聯(lián)的副線圈所構成的回路中串聯(lián)有一個次級控制開關。

電量檢測模塊1檢測各個單體電池的電量soc1n后將所述數(shù)據輸入到控制單元2，控制單元2根據上述數(shù)據計算出單體電池的平均電量并將單體電池的電量soc1n與單體電池的平均電量相比較，并控制均衡模塊3進行以下動作：斷開初級控制開關k1以及電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，使得電量高的單體電池對該單體電池所對應的副線圈進行充電；然后斷開電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合初級控制開關k1以及電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，以使多繞組變壓器t1對電池組pack1內電量小的單體電池進行放電。本實施例采用了多繞組變壓器作為均衡模塊的主要器件，可以提高均衡效率，并減少電能損耗。

圖5是本發(fā)明實施例提供的一種電池組之間的電量均衡方法的工作流程圖。如圖5所示，本發(fā)明還提供一種電池組之間的電量均衡方法，包括：先檢測各個電池組的電量socn；根據該各個電池組的電量socn，計算電池組平均電量確定電量大于電池組平均電量的電池組；以及利用所述電量大于電池組平均電量的電池組對所述均衡模塊進行充電，之后控制該均衡模塊利用其所被充入的電能對所述電量小于電池組平均電量的電池組進行放電，通過采用上述方法，可以將電量高的電池組的電量轉移到電量低的電池組，減少電池組之間的不一致性。多次重復上述方法可以實現(xiàn)電池組之間的電量均衡。

結合圖2和圖5，以兩個電池組為例對電池組之間電量均衡方法進行解釋。本實施例中的電池組pack1與電池組pack2串聯(lián)連接，每個電池組由n個單體電池串聯(lián)而成；均衡模塊3包含多繞組變壓器t1、t2，t1、t2分別對應于電池組pack1、pack2，每個多繞組變壓器包含原線圈與多個副線圈，多繞組變壓器t1的原線圈并聯(lián)在電池組pack1兩端，初級控制開關k1串聯(lián)在多繞組變壓器t1的原線圈與電池組pack1構成的回路中，多繞組變壓器t1的副線圈與電池組pack1內的單體電池一一對應，電池組pack1內的每個單體電池兩端并聯(lián)一個多繞組變壓器t1的副線圈，電池組pack1內的每一單體電池與其兩端的多繞組變壓器t1的副線圈所構成的回路中串聯(lián)有一個次級控制開關，多繞組變壓器t2以同樣的方式連接電池組pack2。

其中，如圖2所示，相鄰電池組pack1和pack2各自所對應的多繞組變壓器t1和t2的原線圈存在重疊區(qū)域，以使得電池組pack1和pack2各自所對應的多繞組變壓器t1和t2可通過位于該重疊區(qū)域的單體電池交換能量，圖2所示的重疊區(qū)域的單體電池為單體電池b21。

本實施例提供的電池組之間的電量均衡方法，是利用電量大于電池組平均電量的電池組對所述均衡模塊3進行充電，之后控制該均衡模塊3利用其所被充入的電能對電量小于電池組平均電量的電池組進行放電達到均衡電量的目的。相對應的，以電池組pack1電量soc1大于電池組平均電量為例，如圖2所示的電路圖做如下動作，包括：斷開與電池組pack1連接的初級控制開關k1以及與電池組pack2連接的初級控制開關k2和次級控制開關s2n，閉合電池組pack1內單體電池對應的次級控制開關s1n，使電池組pack1對多繞組變壓器t1充電；再斷開次級控制開關s1n，閉合初級控制開關k1以及與單體電池b21連接的次級控制開關s21，使多繞組變壓器t1對單體電池b21放電；斷開初級控制開關k1，閉合初級控制開關k2，使單體電池b21對多繞組變壓器t2充電；斷開與單體電池b21連接的次級控制開關s21，閉合與電池組pack2內其它單體電池連接的次級控制開關，使多繞組變壓器t2對低于電池組平均電量的電池組pack2放電。這樣就通過均衡模塊將電池組pack1內多余的電量轉移到電池組pack2，經過多次轉換，最終達到電池組之間的電量均衡。

圖6是本實施例提供的一種電池組內的多個單體電池之間的電量均衡方法的工作流程示意圖。當電池組之間的電量均衡完畢后，可以采用圖6提供的方法對電池組內的多個單體電池之間進行電量均衡。

如圖6所示，該電池組內單體電池之間電量均衡方法包括：先檢測電池組內各個單體電池的電量socnn；根據該各個單體電池的電量socnn，計算單體電池的平均電量確定所述電池組中電量大于單體電池平均電量的單體電池；以及利用電池組中電量大于單體電池平均電量的單體電池對均衡模塊3進行充電，之后控制該均衡模塊3利用其所被充入的電能對所述電池組中電量小于單體電池平均電量的單體電池進行放電。

結合圖4和圖6，以實現(xiàn)電池組pack1內單體電池之間電量均衡為例對該方法進行解釋。如圖4所示，斷開與電池組pack1連接的初級控制開關k1以及電池組pack1內電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合電池組pack1內電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，以使得電池組pack1內所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對該單體電池所對應的副線圈進行充電；斷開電池組pack1內所述電量大于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，閉合電池組pack1內所述初級控制開關k1以及電量小于單體電池平均電量的單體電池對應的次級控制開關，使多繞組變壓器t1對電池組pack1內電量小于單體電池平均電量的單體電池進放電。這樣就將電池組pack1電量高的單體電池電量轉移到電量低的單體電池，達到了電池組內單體電池電量均衡的目的。

以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，包括各個具體技術特征以任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容，均屬于本發(fā)明的保護范圍。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容。