基于共享電阻的鋰離子電池組均衡裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電池均衡管理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于共享電阻的電池組均衡裝置?；诠蚕黼娮璧匿囯x子電池組均衡裝置，其技術(shù)方案是，電池組中的每一塊單體電池(2)配備有均衡控制電路(3)；均衡控制電路(3)包括：兩個開關(guān)管；第一個開關(guān)管連接單體電池(2)的正極以及共享電阻(1)的一端，并通過電阻與電壓采集和控制單元(4)的均衡控制口連接；第二個開關(guān)管連接單體電池(2)的負(fù)極以及共享電阻(1)的另一端，并通過電阻與電壓采集和控制單元(4)的均衡控制口連接；電壓采集和控制單元(4)通過其電壓測量口采集單體電池(2)的電壓狀態(tài)，并根據(jù)判斷執(zhí)行均衡策略。本實(shí)用新型有效的減少了均衡裝置所占的空間和復(fù)雜度。
【專利說明】基于共享電阻的鋰離子電池組均衡裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電池均衡管理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于共享電阻的電池組均衡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動汽車的發(fā)展，電池作為電動汽車的能源，得到了前所未有的發(fā)展。在各類動力電池中，鋰離子動力電池能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代了其他的動力電池，成為電動汽車用動力電池。
[0003]由于電動汽車用鋰離子電池組多采用多節(jié)電池單體串并聯(lián)組成，因此需要保證多個電池單體之間的一致性。如果電池單體之間出現(xiàn)了差異而沒有進(jìn)行及時的均衡處理，則這種差異將會隨著電池組的日常使用過程而進(jìn)一步加大，并且有可能造成電池組容量衰減或影響電池的使用壽命。
[0004]最常見的均衡方法是在每個電池單體兩端并聯(lián)一個旁路電阻，并通過一個開關(guān)來控制電阻的通斷，從而借助電阻來消耗電壓較高的部分單體電池的能量，從而維持整個電池組的整體均衡性。但是這種方案需要配備與電池單體數(shù)目相當(dāng)?shù)姆烹婋娮?，增加了電池組的體積和裝配的復(fù)雜度。同時，由于電阻的阻值基本是固定的，在放電初期和末期采用同一個電流放電，不利于兼顧提高電池的均衡速率和防止電池過放電。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是:為解決均衡系統(tǒng)復(fù)雜問題，提出一種基于共享電阻的鋰離子電池組均衡裝置；
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:基于共享電阻的鋰離子電池組均衡裝置，它包括:共享電阻、均衡控制電路以及電壓采集和控制單元；
[0007]電池組中的每一塊單體電池配備有一個均衡控制電路；
[0008]均衡控制電路包括:兩個開關(guān)管；第一個開關(guān)管連接單體電池的正極以及共享電阻的一端，并通過電阻與電壓采集和控制單元的均衡控制口連接；第二個開關(guān)管連接單體電池的負(fù)極以及共享電阻的另一端，并通過電阻與電壓采集和控制單元的均衡控制口連接;
[0009]電壓采集和控制單元通過其電壓測量口采集單體電池的電壓狀態(tài)，并判斷是否需要均衡，若需要均衡則由其均衡控制口向相應(yīng)的均衡控制電路的兩個開關(guān)管發(fā)出信號，兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，第一個開關(guān)管將單體電池的正極和共享電阻的一端連通，另一個開關(guān)管將單體電池的負(fù)極和共享電阻的另一端連通，單體電池通過共享電阻進(jìn)行放電。
[0010]有益效果是:本實(shí)用新型使用一個共享電阻對所有單體電池分別進(jìn)行均衡，減少了均衡電阻的數(shù)量，從而有效的減少了均衡裝置所占的空間和復(fù)雜度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的一種具體的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為PTC電阻時間-電流(溫度)特性曲線。
[0014]其中，1-共享電阻、2-單體電池、3-均衡控制電路、4-電壓采集和控制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參見附圖1，基于共享電阻的鋰離子電池組均衡裝置，它包括:共享電阻1、均衡控制電路3以及電壓采集和控制單元4 ；
[0016]電池組中的每一塊單體電池2配備有一個均衡控制電路3 ；
[0017]均衡控制電路3包括:兩個開關(guān)管；第一個開關(guān)管連接單體電池2的正極以及共享電阻I的一端，并通過電阻與電壓采集和控制單元4的均衡控制口連接；第二個開關(guān)管連接單體電池2的負(fù)極以及共享電阻I的另一端，并通過電阻與電壓采集和控制單元4的均衡控制口連接；
[0018]電壓采集和控制單元4通過其電壓測量口采集單體電池2的電壓狀態(tài)，并判斷是否需要均衡，若需要均衡則由其均衡控制口向相應(yīng)的均衡控制電路3的兩個開關(guān)管發(fā)出信號，兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，第一個開關(guān)管將單體電池2的正極和共享電阻I的一端連通，另一個開關(guān)管將單體電池2的負(fù)極和共享電阻I的另一端連通，單體電池2通過共享電阻I進(jìn)行放電。
[0019]均衡策略具體為:先判斷當(dāng)前有無單體電池2正在進(jìn)行均衡，如果有，則判斷該單體電池2電壓是否低于所有電池單體電壓的平均值:若否則繼續(xù)均衡，若是則停止均衡。如果當(dāng)前沒有單體電池2正在進(jìn)行均衡，則將測得的單體電壓最高值和單體電壓平均值做比較，如果超出了設(shè)定范圍，則對該單體電池2進(jìn)行均衡；如果沒有超出設(shè)定范圍，則繼續(xù)對電池電壓進(jìn)行監(jiān)測；
[0020]參見附圖2，電壓采集和控制單元4的電壓采集芯片使用凌力爾特公司的LTC68系列，控制單元可以采用任何能夠與電壓采集芯片正常通信的控制器，如飛思卡爾公司的MC9S12系列；LTC6802-1芯片的Cl至C12 口為電壓測量口，SI至S12為均衡控制口，用于輸出均衡信號；均衡動作的執(zhí)行由電壓采集芯片和控制單元聯(lián)合實(shí)現(xiàn):現(xiàn)假設(shè)控制單元對編號為11的單體電池發(fā)出了均衡指令，電壓采集芯片的Sll 口將發(fā)出均衡指令，此時連接編號為11的單體電池正極的PMOS管柵極電壓將低于源極電壓，PMOS管導(dǎo)通；同理，連接電池單體11負(fù)極的NMOS管柵極電壓將高于源極電壓，NMOS管導(dǎo)通。此時，電池單體11將通過PMOS管和NMOS管與PTC電阻兩端相連，形成回路進(jìn)行放電。
[0021]參見附圖3，較優(yōu)的，考慮到PTC電阻具有恒溫發(fā)熱特性，故共享電阻I可選用PTC電阻；PTC電阻加電以后自熱升溫使阻值變大并進(jìn)入躍變區(qū)后阻值將大致不變，且表面溫度也將保持恒定；利用PTC材料這種特性，在放電開始時，阻值很小，發(fā)熱功率較大，放單體電池2的電壓下降較快；隨加熱時間的變長，阻值變大且趨于穩(wěn)定，放熱功率變小，并最終維持在恒定溫度，放單體電池2的電壓下降則變緩慢。
【權(quán)利要求】
1.基于共享電阻的鋰離子電池組均衡裝置，其特征在于，它包括:共享電阻(I)、均衡控制電路(3)以及電壓采集和控制單元(4)； 所述電池組中的每一塊單體電池(2)配備有一個所述均衡控制電路(3)； 所述均衡控制電路(3)包括:兩個開關(guān)管；第一個所述開關(guān)管連接所述單體電池(2)的正極以及所述共享電阻(I)的一端，并通過電阻與所述電壓采集和控制單元(4)的均衡控制口連接；第二個所述開關(guān)管連接所述單體電池(2)的負(fù)極以及所述共享電阻(I)的另一端，并通過電阻與所述電壓采集和控制單元(4)的均衡控制口連接； 所述電壓采集和控制單元(4)通過其電壓測量口采集所述單體電池(2)的電壓狀態(tài)，并判斷是否需要均衡，若需要均衡則由其所述均衡控制口向相應(yīng)的所述均衡控制電路(3)的兩個所述開關(guān)管發(fā)出信號，兩個所述開關(guān)管同時導(dǎo)通，第一個所述開關(guān)管將所述單體電池(2)的正極和所述共享電阻(I)的一端連通，另一個所述開關(guān)管將所述單體電池(2)的負(fù)極和所述共享電阻(I)的另一端連通，所述單體電池(2)通過所述共享電阻(I)進(jìn)行放電。
2.如權(quán)利要求1所述的基于共享電阻的鋰離子電池組均衡裝置，其特征在于，所述共享電阻(I)為PTC電阻。
【文檔編號】H02J7/00GK204012817SQ201420366543
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】李軍求, 檀斐 申請人:北京理工大學(xué)