一種電池均衡電路及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池均衡電路及控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]一個電池組通常由若干個單體電池串聯(lián)組成，一個電池系統(tǒng)通常由若干個電池組構成。由于每個電池在生產(chǎn)和使用過程中存在差異，會造成單體電池的不均衡和電池組之間的不均衡。這種不均衡會導致一些單體電池過充或過放，從而縮短電池使用壽命，也加速了整個電池組的損壞。目前在解決電池均衡問題上主要分為以下兩大類方法:
(I)電阻放電式被動均衡。該均衡方式是最簡單、成本最低的均衡方法。將一個開關和電阻串聯(lián)后并聯(lián)在每節(jié)電池兩端，需要均衡時，將容量高的電池上的開關接通，即對該電池進行放電。由于將富余的電通過電阻以純粹發(fā)熱形式放掉，因此均衡的電流只能很小，且造成電池能量浪費。
[0003](2)奇偶電感法電荷轉(zhuǎn)換均衡。該方法可以實現(xiàn)高端、低端兩種情況下的均衡，但控制電路比較復雜，電荷只能在相鄰的電池間逐個傳遞，傳遞過程能量損耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一個目的是針對【背景技術】所述的電池均衡電路存在的缺陷，提出一種電池均衡電路。為此，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種電池均衡電路，其特征在于:所述均衡電路由多個電池串聯(lián)組成的電池組、外部直流電源、DC-DC變換器、第一開關、第二開關和若干支路開關組成；所述第一開關為聯(lián)動開關；所述外部直流電源與所述DC-DC變換器相連；所述DC-DC變換器通過所述第一開關和支路開關與電池串聯(lián)形成針對電池個體的均衡充電回路；所述DC-DC變換器通過所述第二開關與所述電池組串聯(lián)形成針對電池組的均衡充電回路；所述第一開關和所述若干支路開關用于控制單體電池的均衡；所述第二開關用于控制電池組的均衡。
[0005]在采用上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可采用以下進一步的技術方案:
所述DC-DC變換器輸出限流的高電壓和限流的低電壓。
[0006]所述DC-DC變換器的限流低電壓輸出端與所述第一開關連接。
[0007]所述DC-DC變換器的限流高電壓輸出端與所述第二開關連接。
[0008]本發(fā)明另一個目的是針對【背景技術】所述的電池均衡電路存在的缺陷，提出一種電池均衡控制系統(tǒng)。為此，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種電池均衡控制系統(tǒng)，其特征在于:它設有復數(shù)個所述的電池均衡電路，每個電池均衡電路配置有信號采集模塊、處理器CPU、隔離電路、開關控制模塊；每個電池組內(nèi)電池的電池信號采集通過信號采集模塊實現(xiàn)，所述電池信號的處理通過CPU實現(xiàn)，電池均衡電路內(nèi)的所述第一開關、所述第二開關和支路開關的控制通過開關控制模塊實現(xiàn)，在所述信號采集模塊和所述開關控制模塊之間連接有隔離電路，CPU之間進行數(shù)據(jù)通訊。
[0009]與【背景技術】相比，本發(fā)明具有的有益效果是: 本發(fā)明采用分路補償電壓方法可以對單體電池或電池組進行單獨補電均衡，也可以對單體電池和電池組同時進行補電均衡，使電池容量保持一致，解決電池串的短板效應，提高整體電池使用壽命。本發(fā)明控制簡單，成本較低，體積較小。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的對一個電池組的電池均衡電路的電路圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的控制結構示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明控制電池均衡電路工作狀態(tài)的示意圖1。
[0013]圖4為本發(fā)明控制電池均衡電路工作狀態(tài)的示意圖2。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]參照圖1。本實施例的均衡電路包括外部直流電源、DC-DC變換器、第一開關K1、第二開關K2、支路開關S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7、電池B1、B2、B3、B4、B5和B6。其中，電池則、82、83、84、85和86組成一個電池組。外部直流電源與DC-DC變換器連接。DC-DC變換器的1、2輸出端為限流的低電壓輸出端，與第一開關Kl相連。第一開關K1、支路開關S1、S2和電池BI串聯(lián)；第一開關K1、支路開關S2、S3和電池B2串聯(lián)；第一開關K1、支路開關S3、S4和電池B3串聯(lián)；第一開關K1、支路開關S4、S5和電池B4串聯(lián)；第一開關K1、支路開關S5、S6和電池B5串聯(lián)；第一開關K1、支路開關S6、S7和電池B6串聯(lián)。DC-DC變換器的3、4輸出端為限流的高電壓輸出端，與第二開關K2相連。第二開關K2與電池組串聯(lián)。
[0016]再參照圖2。本實施例的均衡電路控制方法包括對單體電池信號的采集及處理，對第一開關、第二開關和支路開關的控制。信號采集模塊負責采集單體電池的電壓、溫度和內(nèi)阻信息，將信息傳送給CPUl、……CPUn，CPU為處理器，I……η代表不同的電池組，η為大于等于2的自然數(shù)，每個CPU負責管理一個電池組，CPU之間可以相互通訊。CPU1、……CPUn接收到信息后經(jīng)過處理并判斷電池或者電池組是否需要均衡。如果需要均衡，則CPU1、CPU2、……發(fā)送控制信號給開關控制模塊，由開關控制模塊來控制第一開關、第二開關和支路開關的通斷。在信號采集模塊和開關控制模塊之間連接有隔離電路，將外部直流電源和電池隔離。
[0017]以下詳細說明圖2所示控制結構的工作原理，參照圖3、4:
負責管理包括電池Β2在內(nèi)的電池組的CPU判斷出電池Β2的容量低于其它電池時，則對電池Β2進行均衡。開關控制模塊控制第一開關Kl和支路開關S2和S3閉合，外部直流電源、DC-DC變換器和電池Β2形成回路，開始對電池Β2進行補電均衡。均衡結束后，第一開關Kl和支路開關S2和S3斷開。
[0018]在各個電池組間，各個CPU經(jīng)過信息交換后，負責管理電池組BCl的CPUl判斷出電池組BCl的容量低于電池組BC2時，則對電池組BCl進行均衡。開關控制模塊控制第二開關Κ2閉合，外部直流電源、DC-DC變換器和電池組BCl形成回路，開始對電池組BCl進行補電均衡。均衡結束后，第二開關Κ2斷開。
[0019]當在對電池組進行補電均衡時，若CPU判斷出有單體電池的容量低于其它電池時，開關控制模塊可以控制第一開關Kl和相應的支路開關閉合，同時對單體電池進行均衡。
【主權項】
1.一種電池均衡電路，其特征在于:所述均衡電路由多個電池串聯(lián)組成的電池組、夕卜部直流電源、DC-DC變換器、第一開關、第二開關和若干支路開關組成；所述第一開關為聯(lián)動開關；所述外部直流電源與所述DC-DC變換器相連；所述DC-DC變換器通過所述第一開關和支路開關與電池串聯(lián)形成針對電池個體的均衡充電回路；所述DC-DC變換器通過所述第二開關與所述電池組串聯(lián)形成針對電池組的均衡充電回路；所述第一開關和所述若干支路開關用于控制單體電池的均衡；所述第二開關用于控制電池組的均衡。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電池均衡電路，其特征在于:所述DC-DC變換器輸出限流的高電壓和限流的低電壓。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種電池均衡電路，其特征在于:所述DC-DC變換器的限流低電壓輸出端與所述第一開關連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種電池均衡電路，其特征在于:所述DC-DC變換器的限流高電壓輸出端與所述第二開關連接。
5.一種電池均衡控制系統(tǒng)，其特征在于:它設有復數(shù)個權利要求1、2、3或4所述的電池均衡電路，每個電池均衡電路配置有信號采集模塊、處理器CPU、隔離電路、開關控制模塊；每個電池組內(nèi)電池的電池信號采集通過信號采集模塊實現(xiàn)，所述電池信號的處理通過CPU實現(xiàn)，電池均衡電路內(nèi)的所述第一開關、所述第二開關和支路開關的控制通過開關控制模塊實現(xiàn)，在所述信號采集模塊和所述開關控制模塊之間連接有隔離電路，CPU之間進行數(shù)據(jù)通訊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電池均衡電路及電池均衡控制系統(tǒng)。所述均衡電路由電池、外部直流電源、DC-DC變換器、第一開關、第二開關和若干支路開關組成。所述第一開關和所述若干支路開關用于控制單體電池的均衡。所述第二開關用于控制由若干單體電池組成的電池組的均衡。所述控制系統(tǒng)包括信號采集模塊、處理器CPU、隔離電路、開關控制模塊。本發(fā)明采用分路補償電流方法可以對單體電池或電池組進行單獨補電均衡，也可以對單體電池和電池組同時進行補電均衡，使各電池容量保持一致，解決電池串的短板效應，提高電池使用壽命。本發(fā)明控制簡單，成本較低，體積較小。
【IPC分類】H01M10-42, H02J7-00
【公開號】CN104577227
【申請?zhí)枴緾N201410808906
【發(fā)明人】陳威, 毛良平, 陳建, 張育紅
【申請人】浙江南都電源動力股份有限公司, 杭州南都動力科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月23日