一種電池雙向均衡電路、系統(tǒng)以及均衡方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電池雙向均衡電路、系統(tǒng)以及均衡方法。所述電路包括設(shè)置有多個(gè)原邊繞組的變換器，且任意相鄰的兩個(gè)原邊繞組的同名端相鄰近或者相背離，與所述多個(gè)原邊繞組一一對應(yīng)連接的多組供電單元，且所述多組供電單元中電池單體串聯(lián)，采集單元以及均衡控制單元；所述采集單元與所述多個(gè)供電單元相連接，用于獲取所述多個(gè)供電單元中電池單體的電壓；所述均衡控制單元分別與所述供電單元以及所述采集單元相連接，用于根據(jù)每個(gè)供電單元中電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，以均衡每個(gè)電池單體的電量。本發(fā)明電路簡單，無需能量轉(zhuǎn)移，均衡效率高。
【專利說明】
一種電池雙向均衡電路、系統(tǒng)以及均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池雙向均衡電路、系統(tǒng)以及均衡方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—個(gè)電池組由許多電池單體串聯(lián)或者并聯(lián)后串聯(lián)組成，這些電池單體由于制作工藝、電池老化、電池溫度不同以及內(nèi)阻變化等各種因素，容易出現(xiàn)電池單體之間不均衡的情況。
[0003]若繼續(xù)使用，則該電池組的放電量由電量最小的電池單體決定，不但影響電池組的續(xù)航時(shí)間，而且電量最小的電池單體可能會出現(xiàn)過放電的情況，從而使該電量最小的電池單機(jī)出現(xiàn)不可恢復(fù)的損壞，進(jìn)而降低與其串聯(lián)的電池組的使用壽命。
[0004]目前，國內(nèi)外的研究人員深入研究動(dòng)力電池均衡方法，例如，利用電阻消耗掉電池單體多出的電量，從而均衡電池組中所有電池單體的電量。該方法控制簡單，但是能耗大造成電池能量浪費(fèi)，且造成容易熱排放困難。又如，通過電容或者電感類的非耗能元件將電量高的電池單體的電量轉(zhuǎn)移出，從而實(shí)現(xiàn)電池組內(nèi)電池單體的電量均衡。該方法彌補(bǔ)上述方法的不足。但是該方法需要增加大容量的非耗能元件且轉(zhuǎn)移出電量容易降低電池組的續(xù)航時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種電池雙向均衡電路、系統(tǒng)以及均衡方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中電池組均衡時(shí)需要轉(zhuǎn)移出部分電量而引起的降低電池組續(xù)航時(shí)間的問題。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供了一種電池雙向均衡電路，包括:設(shè)置有多個(gè)原邊繞組的變換器，且任意相鄰的兩個(gè)原邊繞組的同名端相鄰近或者相背離，與所述多個(gè)原邊繞組一一對應(yīng)連接的多組供電單元，且所述多組供電單元中電池單體串聯(lián)，采集單元以及均衡控制單元；
[0007]所述采集單元與所述多個(gè)供電單元相連接，用于獲取所述多個(gè)供電單元中電池單體的電壓；
[0008]所述均衡控制單元分別與所述供電單元以及所述采集單元相連接，用于根據(jù)每個(gè)供電單元中電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，以均衡每個(gè)電池單體的電量。
[0009]可選地，所述供電單元包括電池單體、第一開關(guān)模塊以及第二開關(guān)模塊；
[0010]所述電池單體的正極連接所述第一開關(guān)模塊的第一端，所述第一開關(guān)模塊的第二端連接對應(yīng)原邊繞組的同名端；
[0011]所述電池單體的負(fù)極連接所述第二開關(guān)模塊的第一端，所述第二開關(guān)模塊的第二端連接所述原邊繞組的異名端；
[0012]或者，
[0013]所述電池單體的正極連接所述第一開關(guān)模塊的第一端，所述第一開關(guān)模塊的第二端連接對應(yīng)原邊繞組的異名端；
[0014]所述電池單體的負(fù)極連接所述第二開關(guān)模塊的第一端，所述第二開關(guān)模塊的第二端連接所述原邊繞組的同名端；
[0015]所述第一開關(guān)模塊的控制端和所述第二開關(guān)模塊的控制端與所述均衡控制單元連接。
[0016]可選地，所述第一開關(guān)模塊和/或所述第二開關(guān)模塊為PMOS薄膜晶體管或者匪OS
薄膜晶體管。
[0017]可選地，同一個(gè)供電單元中第一開關(guān)模塊與第二開關(guān)模塊同為PMOS薄膜晶體管或者同為NMOS薄膜晶體管;并且，
[0018]所有供電單元同為PMOS薄膜晶體管或者同為NMOS薄膜晶體管，或者，
[0019]相鄰供電單元中PMOS薄膜晶體管與NMOS薄膜晶體管依次交替設(shè)置。
[0020]可選地，還包括第一隔離變壓器與第二隔離變壓器；
[0021]所述第一隔離變壓器的原邊繞組與所述均衡控制單元連接，副邊繞組與奇數(shù)位置的供電單元中第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)的控制端連接；
[0022]所述第二隔離變壓器的原邊繞組與所述均衡控制單元連接，副邊繞組與偶數(shù)位置的供電單元中第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)的控制端連接。
[0023]可選地，所述供電單元還包括濾波模塊，所述濾波模塊的第一端與電池單體的正極連接，第二端與所述電池單體的負(fù)極連接。
[0024]可選地，所述變換器包括多個(gè)副邊繞組，且任意相鄰的兩個(gè)副邊繞組的同名端相鄰近或者相背離。
[0025]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電池雙向均衡系統(tǒng)，包括如上文所述的電池雙向均衡電路，還包括極性轉(zhuǎn)換單元；
[0026]所述極性轉(zhuǎn)換單元的第一端連接奇數(shù)位置的變換器副邊繞組的同名端，第二端連接所述奇數(shù)位置的變換器副邊繞組的異名端，第三端連接偶數(shù)位置的變換器副邊繞組的同名端，第四端連接所述偶數(shù)位置的變換器副邊繞組的異名端，用于在第一端與第三端連接且第二端與第四端連接時(shí)所述多個(gè)副邊繞組順次串聯(lián)，以及第一端與第四端連接且第二端與第三端連接時(shí)所述多個(gè)副邊繞組依次交替串聯(lián)。
[0027]第三方面，本發(fā)明實(shí)施例又提供了一種用于上文所述的電池雙向均衡電路的均衡方法，所述均衡方法包括:
[0028]采集單元分別采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓并發(fā)送給均衡控制單元；
[0029]所述均衡控制單元根據(jù)每個(gè)電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元以均衡每個(gè)電池單體的電量。
[0030]第四方面，本發(fā)明實(shí)施例又提供了一種用于上文所述的電池雙向均衡系統(tǒng)的均衡方法，所述均衡方法包括:
[0031]采集單元分別采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓并發(fā)送給均衡控制單元；
[0032]當(dāng)任意兩個(gè)電池雙向均衡電路中電池單體的電壓差值超過預(yù)設(shè)值時(shí)生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，以及生成第二控制信息調(diào)整極性轉(zhuǎn)換單元的連接方式，以均衡開啟供電單元電池單體的電量。
[0033]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過設(shè)置采集單元及時(shí)采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓，均衡控制單元根據(jù)每個(gè)電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，實(shí)現(xiàn)電池單體中電量雙向移動(dòng)?？梢姳景l(fā)明實(shí)施例中無需增加非耗能元件，結(jié)構(gòu)簡單;并且無需利用非耗能元件轉(zhuǎn)移電池單體高出的電量，而是通過控制供電單元的開啟與關(guān)閉直接均衡多個(gè)電池單體之間的電量，均衡效率高。在所有電池單體電量均衡的情況下，可以有效提高電池的續(xù)航時(shí)間。
【附圖說明】
[0034]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電池雙向均衡電路圖；
[0036]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電池雙向均衡系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]實(shí)施例一
[0039]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電池雙向均衡電路，如圖1所示，包括:設(shè)置有多個(gè)原邊繞組(如圖1中繞組A、B、C、D)的變換器Tl，且任意相鄰的兩個(gè)原邊繞組的同名端相鄰近(B與C的同名端相鄰近)或者相背離(A與B的同名端相背離)；與多個(gè)原邊繞組一一對應(yīng)連接的多組供電單元10(圖1中虛線框內(nèi)元件構(gòu)成一組供電單元，)，且多組供電單元中電池單體(圖1中電池單體1、2、3、4)串聯(lián)，采集單元20以及均衡控制單元30。
[0040]采集單元20與多個(gè)供電單元10相連接，用于獲取多個(gè)供電單元10中電池單體的電壓；
[0041]均衡控制單元30分別與供電單元10以及采集單元20相連接，用于根據(jù)每個(gè)供電單元10中電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元10，以均衡每個(gè)電池單體的電量。
[0042]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中第一控制信號是指，均衡控制單元30生成的用于控制供電單元10開啟或者關(guān)閉的信號。該第一控制信號包括開啟奇數(shù)位置或者偶數(shù)位置的供電單元10的開啟信號以及關(guān)閉信號。本發(fā)明實(shí)施例中僅介紹具有開啟作用的第一控制信號，對于電池單體均衡后具有關(guān)閉作用的第一控制信號下文中不再介紹。
[0043]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中采集單元20可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的具有電壓采集功能的電路實(shí)現(xiàn)即可，在此不再贅述。
[0044]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中均衡控制單元30可以采用現(xiàn)有技術(shù)中例如單片機(jī)、DSP或者ARM芯片的電路實(shí)現(xiàn)，僅需要在其中預(yù)先存儲控制策略即可。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例中每個(gè)供電單元10包括電池單體、第一開關(guān)模塊以及第二開關(guān)模塊。多個(gè)供電單元的電池單元相互串聯(lián)。對于奇數(shù)位置的供電單元:電池單體的正極連接第一開關(guān)模塊的第一端，第一開關(guān)模塊的第二端連接對應(yīng)原邊繞組的同名端；電池單體的負(fù)極連接第二開關(guān)模塊的第一端，第二開關(guān)模塊的第二端連接原邊繞組的異名端。對于偶數(shù)位置的供電單元:電池單體的正極連接第一開關(guān)模塊的第一端，第一開關(guān)模塊的第二端連接對應(yīng)原邊繞組的異名端；電池單體的負(fù)極連接第二開關(guān)模塊的第一端，第二開關(guān)模塊的第二端連接原邊繞組的同名端;第一開關(guān)模塊的控制端和第二開關(guān)模塊的控制端與均衡控制單元連接。
[0046]如圖1所示，奇數(shù)位置:以電池單體I對應(yīng)的供電單元1為例，電池單體I正極連接第一開關(guān)模塊的第一端，該第一開關(guān)模塊的第二端連接原邊繞組A的同名端。該電池單體I負(fù)極連接第二開關(guān)模塊的第一端，該第二開關(guān)模塊的第二端連接原邊繞組A的異名端。偶數(shù)位置:以電池單體2對應(yīng)的供電單元10為例，電池單體2正極連接第一開關(guān)模塊的第一端，該第一開關(guān)模塊的第二端連接原邊繞組B的同名端。電池單體2負(fù)極連接第二開關(guān)模塊的第一端，該第二開關(guān)模塊的第二端連接原邊繞組B的異名端。
[0047]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例奇數(shù)位置和偶數(shù)位置的供電單元與原邊繞組的連接方式由原邊繞組的排列方式?jīng)Q定。當(dāng)原邊繞組A與原邊繞組B的同名端相鄰近時(shí)，電池單體此時(shí)由圖1中的正極在上變?yōu)檎龢O下，也可以改變副邊繞組的同名端的位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體場景進(jìn)行設(shè)置，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例中奇數(shù)位置或者偶數(shù)位置的供電單元10中第一開關(guān)模塊與第二開關(guān)模塊同時(shí)開啟或者同時(shí)關(guān)閉。為簡化電路，第一開關(guān)模塊和/或第二開關(guān)模塊為PMOS薄膜晶體管或者NMOS薄膜晶體管。即所有供電單元10中第一開關(guān)模塊與第二開關(guān)模塊同時(shí)由PMOS薄膜晶體管或者匪OS薄膜晶體管構(gòu)成。此時(shí)，均衡控制單元30提供兩個(gè)信號輸出端分別為奇數(shù)位置的供電單元與偶數(shù)位置的供電單元提供第一控制信號。
[0049]當(dāng)然奇數(shù)位置的供電單元為PMOS薄膜晶體管或者NMOS薄膜晶體管，偶數(shù)位置的供電單元?jiǎng)t采用與奇數(shù)位置不同的薄膜晶體管，例如奇數(shù)位置的供電單元為PMOS晶體管，則偶數(shù)位置的供電單元為NMOS晶體管，反之亦然。此時(shí)，均衡控制單元30僅需要提供一個(gè)信號輸出端即可分別為奇數(shù)位置的供電單元與偶數(shù)位置的供電單元提供第一控制信號。如圖1所示，電池單體I對應(yīng)的供電單元中，第一開關(guān)模塊與第二開關(guān)模塊采用匪OS晶體管，由于NMOS晶體管的控制端為高電平時(shí)該NMOS晶體管導(dǎo)通，則對應(yīng)該供電單元的第一控制信號為高電平；電池單體2對應(yīng)的供電單元中，第一開關(guān)模塊與第二開關(guān)模塊采用PMOS晶體管，由于PMOS晶體管的控制端為低電平時(shí)該P(yáng)MOS晶體管導(dǎo)通，則對應(yīng)該供電單元的第一控制信號為低電平。這樣均衡控制單元僅設(shè)置一個(gè)輸出端即可，節(jié)省硬件資源。
[0050]實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明實(shí)施例中所述電池雙向均衡電路還包括隔離變壓器40。優(yōu)選地，該隔離變壓器40包括第一隔離變壓器與第二隔離變壓器(圖1中未示出)。第一隔離變壓器的原邊繞組與均衡控制單元30連接，副邊繞組與奇數(shù)位置的供電單元中第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)的控制端連接。第二隔離變壓器的原邊繞組與均衡控制單元30連接，副邊繞組與偶數(shù)位置的供電單元中第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)的控制端連接。此時(shí)均衡控制單元30提供兩個(gè)輸出端，供電單元10中開關(guān)模塊可以任意選擇PMOS薄膜晶體管或者NOS薄膜晶體管。
[0051]實(shí)際應(yīng)用中，隔離變壓器40僅由一個(gè)隔離變壓器構(gòu)成。該隔離變壓器需要設(shè)置2個(gè)副邊繞組，且兩個(gè)副邊繞組的同名端方向相背離。原邊繞組與均衡控制單元30連接，第一副邊繞組與奇數(shù)位置的供電單元的開關(guān)模塊的控制端連接，第二副邊繞組與偶數(shù)位置的供電單元的開關(guān)模塊的控制端連接。此時(shí)均衡控制單元30僅需要提供一個(gè)輸出端即可。但是為區(qū)別第一控制信號，此時(shí)相鄰兩個(gè)供電單元的開關(guān)模塊需要由不同類型的MOS薄膜晶體管實(shí)現(xiàn)。例如奇數(shù)位置的供電單元采用PMOS晶體管，則偶數(shù)位置的供電單元匪OS晶體管，或者奇數(shù)位置的供電單元采用NMOS晶體管，則偶數(shù)位置的供電單元PMOS晶體管，這樣均衡控制單元30僅通過一個(gè)輸出端輸出正值或者負(fù)值的第一控制信號即可實(shí)現(xiàn)開啟對應(yīng)的供電單
J L ο
[0052]當(dāng)然，上面的隔離變壓器也可以僅設(shè)置一個(gè)副邊繞組，然后直接連接所有的開關(guān)模塊，如圖2所示，所有開關(guān)模塊采用NMOS薄膜晶體管，同樣可以實(shí)現(xiàn)本申請的技術(shù)方案，在此不再詳細(xì)說明。
[0053]實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明實(shí)施例中供電單元還包括濾波模塊。濾波模塊的第一端與電池單體的正極連接，第二端與所述電池單體的負(fù)極連接。如圖1所示，該濾波模塊可以由電容構(gòu)成。該電容的第一極連接電池單體的正極，第二極連接電池單體的負(fù)極。通過設(shè)置濾波電路可以平緩電池單體的輸出電壓，消除電壓的陡變。當(dāng)然，該濾波模塊也可以采用具有濾波功能的其他電路實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明不作限定。
[0054]本發(fā)明實(shí)施例中變換器Tl還包括多個(gè)副邊繞組，且任意相鄰的兩個(gè)副邊繞組的同名端相鄰近或者相背離(圖1中未示出)，具體設(shè)置可以參照原邊繞組的設(shè)置方式，在此不再贅述。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例提供的電池雙向均衡電路的工作原理如下:
[0056]采集單元20分別采集每個(gè)供電單元10中電池單體的電壓，并發(fā)送給均衡控制單元30;均衡控制單元30根據(jù)每個(gè)電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元以均衡每個(gè)電池單體的電量。
[0057]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中采集單元20可以直接采集電池單體的電壓，也可以在供電單元工作時(shí)，采集原邊繞組同名端的電壓。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)場景選擇合理的測量位置，本發(fā)明不作限定。
[0058]例如，當(dāng)奇數(shù)位置的供電單元供電時(shí)，采集單元20采集原邊繞組A與原邊繞組C的同名端的電壓分別為Ua、Uc。若Ua大于Uc，則電池單體I向電池單體3充電，充電電流為(Ua-UcVR13R為回路的電阻，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。當(dāng)Ua小于Uc時(shí)，此時(shí)電池單體3向電池單元I充電。可見，電池單元I與電池單體3之間可以實(shí)現(xiàn)電量的雙向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電池單體I與電池單體3之間電量平衡。此時(shí)電池單體2和4關(guān)閉，且原邊繞組的極性與原邊繞組A和C的極性相反則不能充電。另外，由于原邊繞組A和C的極性相反可以為其他原邊繞組去磁，防止變換器Tl出現(xiàn)飽和情況。
[0059]例如偶數(shù)位置的供電單元供電時(shí)，采集單元20采集原邊繞組B與原邊繞組D的同名端的電壓。若Ub大于Ud，則電池單體2向電池單體4充電，充電電流為(Ub-Ud)/R。R為回路的電阻，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。當(dāng)Ub小于Ud時(shí)，此時(shí)電池單體4向電池單元2充電。可見，電池單元2與電池單體4之間可以實(shí)現(xiàn)電量的雙向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電池單體2與電池單體4之間電量平衡。此時(shí)電池單體I和3關(guān)閉，且原邊繞組的極性與原邊繞組B和D的極性相反則不能充電。另外，由于原邊繞組B和D的極性相反可以為其他原邊繞組去磁，防止變換器Tl出現(xiàn)飽和情況。
[0060]實(shí)施例二
[0061]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電池雙向均衡系統(tǒng)，如圖2所示，包括多個(gè)上文所述的電池雙向均衡電路，還包括極性轉(zhuǎn)換單元50。其中，極性轉(zhuǎn)換單元50的第一端連接奇數(shù)位置的變換器副邊繞組的同名端，第二端連接奇數(shù)位置的變換器副邊繞組的異名端，第三端連接偶數(shù)位置的變換器副邊繞組的同名端，第四端連接所述偶數(shù)位置的變換器副邊繞組的異名端，用于在第一端與第三端連接且第二端與第四端連接時(shí)多個(gè)副邊繞組順次串聯(lián)，以及第一端與第四端連接且第二端與第三端連接時(shí)所述多個(gè)副邊繞組依次交替串聯(lián)。
[0062]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中電池雙向均衡電路的詳細(xì)說明參見實(shí)施例一，在此不再贅述。
[0063]如圖2所示，該電池雙向均衡系統(tǒng)中包括2個(gè)電池雙向均衡電路，第一均衡電路(圖2中左側(cè)的電池雙向均衡電路)與第二均衡電路(圖2中右側(cè)的電池雙向均衡電路)通過極性轉(zhuǎn)換單元50連接。極性轉(zhuǎn)換單元50與均衡控制單元30相連接(圖中未示出)。
[0064]當(dāng)極性轉(zhuǎn)換單元50將變換器Tl與變換器T2副邊繞組的同名端連接時(shí)，第一均衡電路的奇數(shù)位置供電單元可以與第二均衡電路的偶數(shù)位置供電單元實(shí)現(xiàn)雙向電量均衡。當(dāng)極性轉(zhuǎn)換單元50將變換器Tl的同名端與變換器T2副邊繞組的異名端連接時(shí)，第一均衡電路的奇數(shù)位置供電單元可以與第二均衡電路的奇數(shù)位置供電單元實(shí)現(xiàn)雙向電量均衡。
[0065]同理，當(dāng)極性轉(zhuǎn)換單元50將變換器Tl與變換器T2副邊繞組的同名端連接時(shí)，第一均衡電路的偶數(shù)位置供電單元可以與第二均衡電路的偶數(shù)位置供電單元實(shí)現(xiàn)雙向電量均衡。當(dāng)極性轉(zhuǎn)換單元50將變換器Tl的同名端與變換器T2副邊繞組的異名端連接時(shí)，第一均衡電路的偶數(shù)位置供電單元可以與第二均衡電路的奇數(shù)位置供電單元實(shí)現(xiàn)雙向電量均衡。
[0066]需要說明的是，圖2中左側(cè)第4個(gè)電池單體負(fù)極與右側(cè)第4個(gè)電池單體的正極采用虛線連接:當(dāng)未進(jìn)行電量均衡時(shí)，所有電池單體串聯(lián)為負(fù)載提供電能。當(dāng)變換器Tl與變換器T2為一個(gè)變換器時(shí)，此時(shí)虛線不存在，即兩個(gè)電池雙向均衡電路中的電池單體是分開的。當(dāng)變換器Tl與變換器T2為兩個(gè)變換器時(shí)，兩個(gè)電池雙向均衡電路中的電池單體是串聯(lián)的，此時(shí)通過設(shè)置至少兩個(gè)隔離變壓器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電池雙向均衡電路中極性轉(zhuǎn)換以及電量均衡。
[0067]本發(fā)明提供的電池雙向均衡系統(tǒng)的工作原理如下:
[0068]采集單元20分別采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓并發(fā)送給均衡控制單元30;
[0069]當(dāng)任意兩個(gè)電池雙向均衡電路中電池單體的電壓差值超過預(yù)設(shè)值時(shí)生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，以及生成第二控制信息調(diào)整極性轉(zhuǎn)換單元的連接方式，以均衡開啟供電單元電池單體的電量。
[0070]本發(fā)明實(shí)施例中通過設(shè)置極性轉(zhuǎn)換單元可以均衡多個(gè)電池雙向均衡電路中電池單體的電量。與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)所有電池單體之間電量均衡?？梢?，本發(fā)明無需消耗電池單體高出的電量，不會引起電池電量浪費(fèi);無需設(shè)置非耗能元件，可以簡化均衡電路結(jié)構(gòu)。并且，本發(fā)明的控制比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0071 ] 實(shí)施例三
[0072]本發(fā)明實(shí)施例又提供了一種用于上文所述的電池雙向均衡電路的均衡方法，所述均衡方法包括:
[0073]采集單元分別采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓并發(fā)送給均衡控制單元；
[0074]所述均衡控制單元根據(jù)每個(gè)電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元以均衡每個(gè)電池單體的電量。
[0075]實(shí)施例四
[0076]本發(fā)明實(shí)施例又提供了一種用于上文所述的電池雙向均衡系統(tǒng)的均衡方法，所述均衡方法包括:
[0077]采集單元分別采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓并發(fā)送給均衡控制單元；
[0078]當(dāng)任意兩個(gè)電池雙向均衡電路中電池單體的電壓差值超過預(yù)設(shè)值時(shí)生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，以及生成第二控制信息調(diào)整極性轉(zhuǎn)換單元的連接方式，以均衡開啟供電單元電池單體的電量。
[0079]可見，實(shí)施例三提供的均衡方法是基于實(shí)施例一提供的電池雙向均衡電路實(shí)現(xiàn)，實(shí)施例四提供的均衡方法是基于實(shí)施例二提供的電池雙向均衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)說明請參見實(shí)施例一與實(shí)施例二，在此不再詳細(xì)。
[0080]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的電池雙向均衡電路、系統(tǒng)以及均衡方法，利用采集單元采集電池單體的電壓，由均衡控制單元根據(jù)每個(gè)電池單體的電壓生成第一控制信號開啟奇數(shù)位置或者偶數(shù)位置的供電單元，以均衡電池單體之間的電量。通過設(shè)置極性轉(zhuǎn)換裝置的連接方式，使其中一個(gè)電池雙向均衡電路可以為另一個(gè)電池雙向均衡電路中奇數(shù)位置或者偶數(shù)位置的電池單體進(jìn)行充電，從而實(shí)現(xiàn)所有電池單體的電量均衡?？梢姡景l(fā)明實(shí)施例無需要非耗能元件，電路簡單。電池單體高出的電量可以轉(zhuǎn)移支其他電池單體中，從而可以避免電池單體過放電或者放充電的情況，延長電池的使用壽命。另外，通過實(shí)現(xiàn)電池之間電池單體的電量均衡，可以提高電池的續(xù)航時(shí)間。
[0081 ]在本發(fā)明中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術(shù)語“多個(gè)”指兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確的限定。
[0082]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池雙向均衡電路，其特征在于，包括:設(shè)置有多個(gè)原邊繞組的變換器，且任意相鄰的兩個(gè)原邊繞組的同名端相鄰近或者相背離，與所述多個(gè)原邊繞組一一對應(yīng)連接的多組供電單元，且所述多組供電單元中電池單體串聯(lián)，采集單元以及均衡控制單元； 所述采集單元與所述多個(gè)供電單元相連接，用于獲取所述多個(gè)供電單元中電池單體的電壓； 所述均衡控制單元分別與所述供電單元以及所述采集單元相連接，用于根據(jù)每個(gè)供電單元中電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，以均衡每個(gè)電池單體的電量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池雙向均衡電路，其特征在于，所述供電單元包括電池單體、第一開關(guān)模塊以及第二開關(guān)模塊； 所述電池單體的正極連接所述第一開關(guān)模塊的第一端，所述第一開關(guān)模塊的第二端連接對應(yīng)原邊繞組的同名端； 所述電池單體的負(fù)極連接所述第二開關(guān)模塊的第一端，所述第二開關(guān)模塊的第二端連接所述原邊繞組的異名端； 或者， 所述電池單體的正極連接所述第一開關(guān)模塊的第一端，所述第一開關(guān)模塊的第二端連接對應(yīng)原邊繞組的異名端； 所述電池單體的負(fù)極連接所述第二開關(guān)模塊的第一端，所述第二開關(guān)模塊的第二端連接所述原邊繞組的同名端； 所述第一開關(guān)模塊的控制端和所述第二開關(guān)模塊的控制端與所述均衡控制單元連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池雙向均衡電路，其特征在于，所述第一開關(guān)模塊和/或所述第二開關(guān)模塊為PMOS薄膜晶體管或者NMOS薄膜晶體管。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池雙向均衡電路，其特征在于，同一個(gè)供電單元中第一開關(guān)模塊與第二開關(guān)模塊同為PMOS薄膜晶體管或者同為NMOS薄膜晶體管;并且， 所有供電單元同為PMOS薄膜晶體管或者同為NMOS薄膜晶體管，或者， 相鄰供電單元中PMOS薄膜晶體管與NMOS薄膜晶體管依次交替設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池雙向均衡電路，其特征在于，還包括第一隔離變壓器與第二隔離變壓器； 所述第一隔離變壓器的原邊繞組與所述均衡控制單元連接，副邊繞組與奇數(shù)位置的供電單元中第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)的控制端連接； 所述第二隔離變壓器的原邊繞組與所述均衡控制單元連接，副邊繞組與偶數(shù)位置的供電單元中第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)的控制端連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池雙向均衡電路，其特征在于，所述供電單元還包括濾波模塊，所述濾波模塊的第一端與電池單體的正極連接，第二端與所述電池單體的負(fù)極連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的電池雙向均衡電路，其特征在于，所述變換器包括多個(gè)副邊繞組，且任意相鄰的兩個(gè)副邊繞組的同名端相鄰近或者相背離。8.一種電池雙向均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)如權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的電池雙向均衡電路，還包括極性轉(zhuǎn)換單元； 所述極性轉(zhuǎn)換單元的第一端連接奇數(shù)位置的變換器副邊繞組的同名端，第二端連接所述奇數(shù)位置的變換器副邊繞組的異名端，第三端連接偶數(shù)位置的變換器副邊繞組的同名端，第四端連接所述偶數(shù)位置的變換器副邊繞組的異名端，用于在第一端與第三端連接且第二端與第四端連接時(shí)所述多個(gè)副邊繞組順次串聯(lián)，以及第一端與第四端連接且第二端與第三端連接時(shí)所述多個(gè)副邊繞組依次交替串聯(lián)。9.一種用于權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的電池雙向均衡電路的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法包括: 采集單元分別采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓并發(fā)送給均衡控制單元； 所述均衡控制單元根據(jù)每個(gè)電池單體的電壓生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元以均衡每個(gè)電池單體的電量。10.—種用于權(quán)利要求8所述的電池雙向均衡系統(tǒng)的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法包括: 采集單元分別采集每個(gè)供電單元中電池單體的電壓并發(fā)送給均衡控制單元； 當(dāng)任意兩個(gè)電池雙向均衡電路中電池單體的電壓差值超過預(yù)設(shè)值時(shí)生成第一控制信號同時(shí)開啟偶數(shù)位置或者奇數(shù)位置的供電單元，以及生成第二控制信息調(diào)整極性轉(zhuǎn)換單元的連接方式，以均衡開啟供電單元電池單體的電量。
【文檔編號】H01M10/44GK105978100SQ201610490988
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】陳言平, 張毅, 魯振輝, 王少鵬, 王史偉, 車渭軍, 柳小永
【申請人】簡式國際汽車設(shè)計(jì)（北京）有限公司