被動式均衡電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種被動式均衡電路，其包括多個儲能單元、多個均衡單元和分時控制器。所述多個儲能單元串聯(lián)在一起。每一個均衡單元分別與一個對應(yīng)的儲能單元相連，以采集所述對應(yīng)的儲能單元的電壓，從而確定是否對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作，并在需要執(zhí)行均衡操作時對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作。所述分時控制器連接所述多個均衡單元，以根據(jù)需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元的數(shù)目，而分時段地控制所述需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元對所述對應(yīng)的儲能單元分時段地執(zhí)行均衡操作。
【專利說明】被動式均衡電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及儲能產(chǎn)品的管理系統(tǒng)，特別是涉及在多個儲能單元中實現(xiàn)能量均衡的被動式均衡電路。
【背景技術(shù)】
[0002]儲能產(chǎn)品，例如電池或者類似電池的其他能量儲存產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在各類電子產(chǎn)品中。以下以電池為例，一個電池組通常包括多個相互串聯(lián)的電池，由于每一個電池在充電狀態(tài)、阻抗和溫度特性等各方面的差異，其會造成這些電池之間的不均衡。這種不均衡現(xiàn)象將使得整個電池組的容量減小、壽命縮短。因此，目前已經(jīng)設(shè)計出均衡電路以對多個串聯(lián)的電池進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保持電池組的容量，延長電池組的壽命。而被動式均衡電路因為成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單而得到了廣泛地應(yīng)用。
[0003]圖1為一種現(xiàn)有的被動式均衡電路的示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的被動式均衡電路包括100包括多個串聯(lián)的電池110和多個均衡單元120，其中每一個電池110分別與一個對應(yīng)的均衡單元120相連。每一個均衡單元120包括比較器121、均衡啟動電壓源122、均衡電阻123和開關(guān)元件124。
[0004]其中，比較器121的一個輸入端電性連接對應(yīng)的電池110以采集對應(yīng)電池110的電壓，而其另一個輸入端電性連接均衡啟動電壓源122，從而將對應(yīng)電池110的電壓與均衡啟動電壓源122所提供的均衡啟動電壓進(jìn)行比較，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。
[0005]均衡電阻123和開關(guān)元件124并聯(lián)在對應(yīng)電池110的正、負(fù)電極端，從而構(gòu)成一個均衡回路，且開關(guān)元件124進(jìn)一步連接比較器121的輸出端以接收比較器121所產(chǎn)生的控制信號，從而根據(jù)控制信號而確定開關(guān)元件124是否導(dǎo)通，即均衡電阻123、開關(guān)元件124所構(gòu)成的均衡回路是否對對應(yīng)的電池110執(zhí)行均衡操作。
[0006]在充電過程中，均衡單元120中的比較器121采集對應(yīng)電池110的電壓，并與均衡啟動電壓源122所提供的均衡啟動電壓進(jìn)行比較。如果所采集的對應(yīng)電池110的電壓高于均衡啟動電壓，則比較器121所發(fā)出的控制信號控制開關(guān)元件124閉合，均衡電阻123和開關(guān)元件124所構(gòu)成的均衡回路開啟，以利用均衡電阻123對對應(yīng)電池110進(jìn)行放電，以消耗對應(yīng)電池110的電量。也就是說，電池組中的各個電池110，在充電過程中，電量狀態(tài)越高的電池110越早到達(dá)均衡啟動電壓，其對應(yīng)的均衡回路開啟的時間也越長，消耗的電量也越多，從而達(dá)到了電池組中的各個電池110的電量均衡的目的。
[0007]但是，現(xiàn)有的被動式均衡電路100由于各個電池110中多余的電量會被對應(yīng)的均衡電阻123消耗，所以被動式均衡電路100工作時會散發(fā)出大量的熱量，特別是當(dāng)被動式均衡電路100中有比較多的電池110的電壓高于均衡啟動電壓源122所提供的均衡啟動電壓，需要對其執(zhí)行均衡操作時，則發(fā)熱量會相應(yīng)地增加，散熱的問題比較嚴(yán)重。因此現(xiàn)有的被動式均衡電路100的均衡電流不能太大,其均衡能力有限。
實用新型內(nèi)容[0008]本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種新的被動式均衡電路，其能夠減小均衡電流，減少發(fā)熱量。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是:提供一種被動式均衡電路，其包括多個儲能單元、多個均衡單元和分時控制器。所述多個儲能單元串聯(lián)在一起。每個所述均衡單元分別與一個對應(yīng)的所述儲能單元相連。其中，每個所述均衡單元分別包括均衡控制單元和均衡回路單元，其中，所述均衡控制單元連接所述對應(yīng)的儲能單元并采集所述對應(yīng)的儲能單元的電壓從而確定所述對應(yīng)的儲能單元是否需要執(zhí)行均衡操作；所述均衡回路單元并聯(lián)于所述對應(yīng)的儲能單元以在所述均衡控制單元確定需要對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作時，對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作。。所述分時控制器連接每個所述均衡單元中的所述均衡控制單元以確定需要執(zhí)行均衡操作的所述儲能單元的數(shù)量，且所述分時控制器進(jìn)一步連接每個所述均衡單元中的所述均衡回路單元以根據(jù)需要執(zhí)行均衡操作的所述儲能單元的數(shù)量，而分時段地控制所述均衡回路單元對所述對應(yīng)的儲能單元分時段地執(zhí)行均衡操作。。
[0010]其中，所述均衡控制單元分別包括均衡啟動電壓源和比較器。所述均衡啟動電壓源電性連接所述對應(yīng)的儲能單元的負(fù)電極端。所述比較器的第一輸入端電性連接所述對應(yīng)的儲能單元的正電極端，其第二輸入端電性連接所述均衡啟動電壓源，而其輸出端電性連接所述分時控制。其中，所述比較器采集所述對應(yīng)的儲能單元的電壓，并與所述均衡啟動電壓源所提供的均衡啟動電壓進(jìn)行比較，以在所述比較器的輸出端輸出對應(yīng)的第一控制信號。
[0011]其中，所述均衡回路單元包括均衡電阻和開關(guān)元件。所述開關(guān)元件與所述均衡電阻串聯(lián)在一起，且串聯(lián)在一起的所述均衡電阻和所述開關(guān)元件并聯(lián)在所述對應(yīng)的儲能單元的負(fù)電極端和正電極端之間。其中，所述開關(guān)元件接收所述分時控制器所發(fā)出的第二控制信號，以決定是否開啟所述均衡回路單元對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作。
[0012]其中，所述儲能單元包括鋰離子蓄電池、鋰聚合物電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、或者超級電容。
[0013]本實用新型的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本實用新型的被動式均衡電路可以利用分時控制器而分時段地開啟需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元中的均衡回路單元，從而分時段地對對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作，因此在本實用新型中，可以減小每一個需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元在執(zhí)行均衡操作時的均衡電流，從而減少了發(fā)熱量，則不管有多少個儲能單元被執(zhí)行均衡操作，其發(fā)熱量并不會增加，從而最大程度地利用整個系統(tǒng)的散熱能力。。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是一種現(xiàn)有的被動式均衡電路的示意圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例的被動式均衡電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為更進(jìn)一步闡述本實用新型為達(dá)成預(yù)定實用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的被動式均衡電路及被動式均衡方法其【具體實施方式】、方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如下。
[0017]有關(guān)本實用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過【具體實施方式】的說明，當(dāng)可對本實用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本實用新型加以限制。
[0018]圖2為本實用新型實施例的被動式均衡電路的示意圖。如圖2所示，本實用新型實施例的被動式均衡電路200包括多個儲能單元210、多個均衡單元220和分時控制器230。
[0019]其中，這些儲能單元210可以為電池或者類似于電池的其它儲能元件，例如鋰離子蓄電池、鋰聚合物電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、超級電容、或者未來新型的儲能產(chǎn)品。這些儲能單元210串聯(lián)在一起以構(gòu)成一個儲能單元串，從而為其它的電子產(chǎn)品提供倉tfi。
[0020]每一個均衡單元220分別與一個對應(yīng)的儲能單元210相連接，以采集對應(yīng)的儲能單元210的電壓，從而確定是否對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作，并在需要執(zhí)行均衡操作時對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作。
[0021]而分時控制器230連接這些均衡單元220，以根據(jù)需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220的數(shù)目，而分時控制這些需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220對對應(yīng)的儲能單元210分時段地執(zhí)行均衡操作。
[0022]其中，每一個均衡單元220分別包括比較器221、均衡啟動電壓源222、均衡電阻223和開關(guān)元件224。比較器221和均衡啟動電壓源222構(gòu)成了均衡控制單元，而均衡電阻223和開關(guān)元件224構(gòu)成了均衡回路單元。
[0023]比較器221和均衡啟動電壓源222所構(gòu)成的均衡控制單元，連接對應(yīng)的儲能單元210，以采集對應(yīng)的儲能單元210的電壓，從而確定是否對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作。
[0024]具體地，比較器221的一個輸入端電性連接對應(yīng)的儲能單元210，以采集對應(yīng)的儲能單元210的電壓，而其另一個輸入端電性連接均衡啟動電壓源222，因此，比較器221比較對應(yīng)的儲能單元210的電壓和均衡啟動電壓源222所提供的均衡啟動電壓，當(dāng)對應(yīng)的儲能單元210的電壓大于均衡啟動電壓源222所提供的均衡啟動電壓，則意味著對應(yīng)的儲能單元210需要被執(zhí)行均衡操作，因此比較器221的輸出端會輸出對應(yīng)的第一控制信號。
[0025]在此，可以使比較器221的一個輸入端電性連接對應(yīng)的儲能單元210的正電極端；而均衡啟動電壓源222電性連接對應(yīng)的儲能單元210的負(fù)電極端，并進(jìn)一步電性連接至比較器221的另一個輸入端，以使均衡啟動電壓源222所提供的均衡啟動電壓和采集的對應(yīng)的儲能單元210的電壓處于同一個基準(zhǔn)上，從而可以精確地比較均衡啟動電壓源222所提供的均衡啟動電壓和采集的對應(yīng)的儲能單元210的電壓。
[0026]分時控制器230分別電性連接均衡控制單元中的比較器221的輸出端，以接收各個比較器221輸出的第一控制信號，從而根據(jù)各個比較器221所輸出的第一控制信號，而確定有哪些均衡單元220需要對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作，則分時控制器230其可以根據(jù)需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220的數(shù)目而產(chǎn)生相應(yīng)的第二控制信號。
[0027]而均衡電阻223和開關(guān)元件224所構(gòu)成了均衡回路單元，并聯(lián)于對應(yīng)的儲能單元210，以在均衡控制單元確定需要對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作時，對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作。
[0028]均衡電阻223和開關(guān)元件224串聯(lián)在一起，且串聯(lián)在一起的均衡電阻223和開關(guān)元件224并聯(lián)在對應(yīng)的儲能單元210的負(fù)電極端和正電極端之間。
[0029]開關(guān)元件224進(jìn)一步連接分時控制器230，以接收分時控制器230所發(fā)出的第二控制信號，其中這些第二控制信號可為脈沖信號，其可以根據(jù)需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220的數(shù)目而分配一定的占空比，從而依次地分時段地導(dǎo)通這些需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220。也就是說，對于每一個需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220，其并不是會一直打開均衡回路單元對對應(yīng)的儲能單元210進(jìn)行放電，而是在分時控制器230的控制之下，以一定的占空比而分時段的開啟均衡回路單元對對應(yīng)的儲能單元210進(jìn)行放電。
[0030]例如，當(dāng)有三個儲能單元210需要被執(zhí)行均衡操作時，則這三個儲能單元210所對應(yīng)的均衡單元220中的均衡回路單元輪流開啟，其各占1/3 (約33%)的占空比，依次地對這三個儲能單元210進(jìn)行放電。由于每一個需要被執(zhí)行均衡操作的儲能單元210是分時段地執(zhí)行均衡操作時，因此，其均衡電流相應(yīng)地縮減至1/3。也就是說，在本實用新型中，多個均衡單元220分時段地對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作時，其均衡電流的總合只等同于現(xiàn)有技術(shù)中一個均衡單元對對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作的均衡電流，因此本實用新型中多個均衡單元220分時段對對應(yīng)的儲能單元210執(zhí)行均衡操作，其發(fā)熱量并沒有增加。
[0031]此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在實際應(yīng)用中，本實用新型也可以根據(jù)散熱條件的不同，將各個需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220中的均衡回路的開啟時間之間設(shè)計成具有一定的重疊，即其占空比并不完全由需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元220的數(shù)目所決定。
[0032]綜上所述，本實用新型的被動式均衡電路可以利用分時控制器而分時段地開啟需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元中的均衡回路單元，從而分時段地對對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作，因此在本實用新型中，可以減小每一個需要執(zhí)行均衡操作的均衡單元在執(zhí)行均衡操作時的均衡電流，從而減少了發(fā)熱量，則不管有多少個儲能單元被執(zhí)行均衡操作，其發(fā)熱量并不會增加，從而最大程度地利用整個系統(tǒng)的散熱能力。
[0033]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種被動式均衡電路，其特征在于，包括: 多個儲能單元，其中所述多個儲能單元串聯(lián)在一起； 多個均衡單元，每個所述均衡單元分別與一個對應(yīng)的所述儲能單元相連，其中，每個所述均衡單元分別包括: 均衡控制單元，連接所述對應(yīng)的儲能單元并采集所述對應(yīng)的儲能單元的電壓從而確定所述對應(yīng)的儲能單元是否需要執(zhí)行均衡操作； 均衡回路單元，并聯(lián)于所述對應(yīng)的儲能單元以在所述均衡控制單元確定需要對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作時，對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作； 分時控制器，連接每個所述均衡單元中的所述均衡控制單元以確定需要執(zhí)行均衡操作的所述儲能單元的數(shù)量，且所述分時控制器進(jìn)一步連接每個所述均衡單元中的所述均衡回路單元以根據(jù)需要執(zhí)行均衡操作的所述儲能單元的數(shù)量，而分時段地控制所述均衡回路單元對所述對應(yīng)的儲能單元分時段地執(zhí)行均衡操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動式均衡電路，其特征在于，均衡控制單元分別包括: 均衡啟動電壓源，電性連接所述對應(yīng)的儲能單元的負(fù)電極端； 比較器，其包括: 第一輸入端，電性連接所述對應(yīng)的儲能單元的正電極端； 第二輸入端，電性連接所述均衡啟動電壓源； 輸出端，電性連接所述分時控制器； 其中，所述比較器采集所述對應(yīng)的儲能單元的電壓，并與所述均衡啟動電壓源所提供的均衡啟動電壓進(jìn)行比較，以在所述比較器的輸出端輸出對應(yīng)的第一控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的被動式均衡電路，其特征在于，均衡回路單元包括: 均衡電阻； 開關(guān)元件，與所述均衡電阻串聯(lián)在一起，且串聯(lián)在一起的所述均衡電阻和所述開關(guān)元件并聯(lián)在所述對應(yīng)的儲能單元的負(fù)電極端和正電極端之間； 其中，所述開關(guān)元件接收所述分時控制器所發(fā)出的第二控制信號，以決定是否開啟所述均衡回路單元對所述對應(yīng)的儲能單元執(zhí)行均衡操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動式均衡電路，其特征在于，所述儲能單元包括鋰離子蓄電池、鋰聚合物電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、或者超級電容。
【文檔編號】H02J7/00GK203674739SQ201320744569
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】趙建華 申請人:東莞賽微微電子有限公司