電池電量均衡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池電量均衡系統(tǒng)，屬于電池保護(hù)及高效利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]可重復(fù)充放電的電池應(yīng)用越來越廣，已經(jīng)可以預(yù)見將來電動(dòng)汽車將廣受大眾青睞，但是這類電池卻因?yàn)樯a(chǎn)不可控的總會(huì)出現(xiàn)品質(zhì)不一致，如電池內(nèi)阻、電池容量不一致，或剛開始差異較小，使用一段時(shí)間后某些電池開始逐漸容量下降或內(nèi)阻增大，甚至失效。如果沒有一個(gè)較好電池平衡充放電方案將嚴(yán)重影響電池的使用壽命和效果。
[0003]解決上述問題的方案主要分為兩種，一種是損耗型，一種是無損耗型；損耗型主要利用電阻將高電量的電池單元中多出的電量進(jìn)行消耗，雖然能達(dá)到一定的均衡效果，但時(shí)效差、能力極為有限，還存在木桶短板效應(yīng)，該種方案不適合大容量電池組。無損耗型的方案一般采用變壓器、MOS開關(guān)管作為均衡儲(chǔ)能元件，體積較大、成本較高、電路構(gòu)架相對(duì)還是復(fù)雜些，同時(shí)因?yàn)槭亲儔浩鳎€存在耦合損耗。因此，設(shè)計(jì)一款不使用變壓器作為均衡儲(chǔ)能元件、無電池節(jié)數(shù)限制、無電量損耗，且結(jié)構(gòu)更為簡單、成本更為低廉的均衡系統(tǒng)尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、便于推廣、生產(chǎn)成本低的電池電量均衡系統(tǒng)。
[0005]電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:包括一個(gè)由N節(jié)(N為大于等于二的正整數(shù))電池單元串聯(lián)而成的電池組、N-1個(gè)設(shè)置在相鄰電池單元之間的均衡單元、N-1個(gè)用于控制均衡單元啟動(dòng)或關(guān)閉的控制單元；
[0006]所述均衡單元由設(shè)置在相鄰串接電池單元之間的一個(gè)均衡儲(chǔ)能元件及一個(gè)開關(guān)組組成，當(dāng)控制單元偵測到相連電池之間的電量差達(dá)到限值時(shí)，控制單元驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)組啟動(dòng)均衡儲(chǔ)能元件作用于回路，對(duì)相鄰電池單元進(jìn)行均衡處理；
[0007]所述控制單元由振蕩器及邏輯驅(qū)動(dòng)組成，并設(shè)置在相鄰電池單元之間，當(dāng)相鄰電池單元之間的電壓一致時(shí)，所述振蕩器休眠；當(dāng)相鄰電池單元之間電壓之差達(dá)到限值時(shí)，所述振蕩器啟動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)組以控制均衡儲(chǔ)能元件的啟動(dòng)或關(guān)閉。
[0008]進(jìn)一步地，所述均衡儲(chǔ)能元件為電容或電感。
[0009]進(jìn)一步地，當(dāng)以電容作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，開關(guān)組設(shè)置開關(guān)的數(shù)量為四個(gè)；當(dāng)以電感作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，開關(guān)組設(shè)置開關(guān)的數(shù)量為二個(gè)。
[0010]進(jìn)一步地，當(dāng)以電容作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，設(shè)置開關(guān)S1、開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4，電容的一端分別通過開關(guān)S1、開關(guān)S2連接電池單元BI的正極、負(fù)極，另一端分別通過開關(guān)S3、開關(guān)S4連接電池單元B2的正極、負(fù)極，開關(guān)S2、開關(guān)S3的連接點(diǎn)與電池單元B1、電池單元B2的連接點(diǎn)相連；
[0011]如控制單元偵測到B1、B2之間的電量差達(dá)到限值，開關(guān)S2、開關(guān)S4斷開，開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通，時(shí)長半個(gè)周期；之后開關(guān)S1、開關(guān)S3斷開，開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通，時(shí)長半個(gè)周期；如果電池單元BI的電量比電池單元B2高，在開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通時(shí)電池單元BI向電容Cl充電，開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通時(shí)，電容Cl向電池元件B2放電；如果電池元件B2的電量比電池元件BI高，在開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通時(shí)電池元件B2向電容Cl充電，開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通時(shí)，電容Cl向電池元件BI放電。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)以電感作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，設(shè)置開關(guān)S1、開關(guān)S2，電感的一端分別連接電池單元BI的負(fù)極、電池單元B2的正極，另一端分別通過開關(guān)S1、開關(guān)S2連接電池單元BI的正極、電池單元B2的負(fù)極；
[0013]開關(guān)SI和開關(guān)S2交替導(dǎo)通，占空比50: 50 ;開關(guān)S2斷開，開關(guān)SI導(dǎo)通，電感上?0端為負(fù)，il端為正；開關(guān)SI斷開，S2閉合，電感上1端為正，il端為負(fù)，完成一個(gè)周期，周而復(fù)始，從而使電池單元B1、電池單元B2上的電量相等。
[0014]進(jìn)一步地，所述開關(guān)均為MOS開關(guān)。
[0015]本發(fā)明均衡效果好、結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本更低、便于推廣。
【附圖說明】
[0016]附圖1是本發(fā)明所公開的電池電量均衡系統(tǒng)的拓?fù)鋱D；
[0017]附圖2是本發(fā)明所公開的電池電量均衡系統(tǒng)中均衡儲(chǔ)能元件選用電容時(shí)的均衡系統(tǒng)電路拓?fù)鋱D；
[0018]附圖3是本發(fā)明所公開的電池電量均衡系統(tǒng)中均衡儲(chǔ)能元件選用電感時(shí)的均衡系統(tǒng)電路拓?fù)鋱D。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所公開的一種電池電量均衡系統(tǒng)作進(jìn)一步闡釋。
[0020]如附圖1所示的一種電池電量均衡系統(tǒng)，包括一個(gè)由N節(jié)(N為大于等于二的正整數(shù))電池單元B串聯(lián)而成的電池組、N-1個(gè)設(shè)置在相鄰電池單元之間的均衡單元M、N-1個(gè)用于控制均衡單元M啟動(dòng)或關(guān)閉的控制單元；
[0021]所述均衡單元M由設(shè)置在相鄰串接電池單元B之間的一個(gè)均衡儲(chǔ)能元件及一個(gè)開關(guān)組組成，當(dāng)控制單元偵測到相連電池單元B之間的電量差達(dá)到限值時(shí)，控制單元驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)組啟動(dòng)均衡儲(chǔ)能元件作用于回路，對(duì)相鄰電池單元B進(jìn)行均衡處理；
[0022]所述控制單元由振蕩器及邏輯驅(qū)動(dòng)組成，并設(shè)置在相鄰電池單元B之間，當(dāng)相鄰電池單元B之間的電壓一致時(shí)，所述振蕩器休眠；當(dāng)相鄰電池單元B之間電壓之差達(dá)到限值時(shí)，所述振蕩器啟動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)組以控制均衡儲(chǔ)能元件的啟動(dòng)或關(guān)閉。
[0023]如附圖2所示的一種電池電量均衡系統(tǒng)的均衡單元，設(shè)置開關(guān)S1、開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4，電容Cl的一端分別通過開關(guān)S1、開關(guān)S2連接電池單元BI的正極、負(fù)極，另一端分別通過開關(guān)S3、開關(guān)S4連接電池單元B2的正極、負(fù)極，開關(guān)S2、開關(guān)S3的連接點(diǎn)與電池單元B1、電池單元B2的連接點(diǎn)相連；
[0024]如控制單元偵測到B1、B2之間的電量差達(dá)到限值，開關(guān)S2、開關(guān)S4斷開，開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通，時(shí)長半個(gè)周期；之后開關(guān)S1、開關(guān)S3斷開，開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通，時(shí)長半個(gè)周期；如果電池單元BI的電量比電池單元B2高，在開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通時(shí)電池單元BI向電容Cl充電，開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通時(shí)，電容Cl向電池元件B2放電；如果電池元件B2的電量比電池元件BI高，在開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通時(shí)電池元件B2向電容Cl充電，開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通時(shí)，電容Cl向電池元件BI放電。
[0025]如附圖3所示的一種電池電量均衡系統(tǒng)的均衡單元，設(shè)置開關(guān)S1、開關(guān)S2，電感的一端分別連接電池單元BI的負(fù)極、電池單元B2的正極，另一端分別通過開關(guān)S1、開關(guān)S2連接電池單元BI的正極、電池單元B2的負(fù)極；
[0026]開關(guān)SI和開關(guān)S2交替導(dǎo)通，占空比50: 50 ;開關(guān)S2斷開，開關(guān)SI導(dǎo)通，電感上1端為負(fù)，il端為正；開關(guān)SI斷開，S2導(dǎo)通，電感上1端為正，il端為負(fù)，完成一個(gè)周期，周而復(fù)始，從而使電池單元B1、電池單元B2上的電量相等。占空比50: 50指的是理論值，在平衡電流較小時(shí)是占空比50: 50，實(shí)際應(yīng)用中可以適當(dāng)調(diào)節(jié)占空比，以補(bǔ)償MOS開關(guān)管、電感內(nèi)阻損耗，或用于平衡電流調(diào)節(jié)或限流。
[0027]所述開關(guān)均為MOS開關(guān)。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:包括一個(gè)由N節(jié)(N為大于等于二的正整數(shù))電池單元串聯(lián)而成的電池組、N-1個(gè)設(shè)置在相鄰電池單元之間的均衡單元、N-1個(gè)用于控制均衡單元啟動(dòng)或關(guān)閉的控制單元； 所述均衡單元由設(shè)置在相鄰串接電池單元之間的一個(gè)均衡儲(chǔ)能元件及一個(gè)開關(guān)組組成，當(dāng)控制單元偵測到相連電池單元之間的電量差達(dá)到限值時(shí)，控制單元驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)組啟動(dòng)均衡儲(chǔ)能元件作用于回路，對(duì)相鄰電池單元進(jìn)行均衡處理； 所述控制單元由振蕩器及邏輯驅(qū)動(dòng)組成，并設(shè)置在相鄰電池單元之間，當(dāng)相鄰電池單元之間的電壓一致時(shí)，所述振蕩器休眠；當(dāng)相鄰電池單元之間電壓之差達(dá)到限值時(shí)，所述振蕩器啟動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)組以控制均衡儲(chǔ)能元件的啟動(dòng)或關(guān)閉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:所述均衡儲(chǔ)能元件為電容或電感。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)以電容作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，開關(guān)組設(shè)置開關(guān)的數(shù)量為四個(gè)；當(dāng)以電感作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，開關(guān)組設(shè)置開關(guān)的數(shù)量為二個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)以電容作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，設(shè)置開關(guān)S1、開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4，電容的一端分別通過開關(guān)S1、開關(guān)S2連接電池單元BI的正極、負(fù)極，另一端分別通過開關(guān)S3、開關(guān)S4連接電池單元B2的正極、負(fù)極，開關(guān)S2、開關(guān)S3的連接點(diǎn)與電池單元B1、電池單元B2的連接點(diǎn)相連； 如控制單元偵測到B1、B2之間的電量差達(dá)到限值，開關(guān)S2、開關(guān)S4斷開，開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通，時(shí)長半個(gè)周期；之后開關(guān)S1、開關(guān)S3斷開，開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通，時(shí)長半個(gè)周期；如果電池單元BI的電量比電池單元B2高，在開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通時(shí)電池單元BI向電容Cl充電，開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通時(shí)，電容Cl向電池元件B2放電；如果電池元件B2的電量比電池元件BI高，在開關(guān)S2、開關(guān)S4導(dǎo)通時(shí)電池元件B2向電容Cl充電，開關(guān)S1、開關(guān)S3導(dǎo)通時(shí)，電容Cl向電池元件BI放電。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)以電感作為均衡儲(chǔ)能元件時(shí)，設(shè)置開關(guān)S1、開關(guān)S2，電感的一端分別連接電池單元BI的負(fù)極、電池單元B2的正極，另一端分別通過開關(guān)S1、開關(guān)S2連接電池單元BI的正極、電池單元B2的負(fù)極； 開關(guān)SI和開關(guān)S2交替導(dǎo)通，占空比50: 50 ;開關(guān)S2斷開，開關(guān)SI導(dǎo)通，電感上i0端為負(fù)，il端為正；開關(guān)SI斷開，S2導(dǎo)通，電感上1端為正，il端為負(fù)，完成一個(gè)周期，周而復(fù)始，從而使電池單元B1、電池單元B2上的電量相等。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(guān)均為MOS開關(guān)。
【專利摘要】電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于：包括一個(gè)由N節(jié)(N為大于等于二的正整數(shù))電池單元串聯(lián)而成的電池組、N-1個(gè)設(shè)置在相鄰電池單元之間的均衡單元、N-1個(gè)用于控制均衡單元啟動(dòng)或關(guān)閉的控制單元；所述均衡單元由設(shè)置在相鄰串接電池單元之間的一個(gè)均衡元件及一個(gè)開關(guān)組組成，當(dāng)控制單元偵測到相連電池之間的電量差達(dá)到限值時(shí)，控制單元驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)組啟動(dòng)均衡元件作用于回路，對(duì)相鄰電池單元進(jìn)行均衡處理；所述控制單元由振蕩器及邏輯驅(qū)動(dòng)組成，并設(shè)置在相鄰電池單元之間。本發(fā)明均衡效果好，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，便于推廣。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號(hào)】CN105140992
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510541884
【發(fā)明人】盧小明
【申請(qǐng)人】盧小明
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日