一種采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組均衡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組均衡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電池制作工藝和單體電池工作環(huán)境差異等因素的影響，鋰電池組中單體電池存在不一致性問(wèn)題。單體電池間的不一致性會(huì)直接影響電池組的使用效率，同時(shí)會(huì)減少電池組的使用壽命。因此，需要設(shè)計(jì)專門的均衡電路，對(duì)電池組進(jìn)行均衡。
[0003]目前，均衡電路多以電子開(kāi)關(guān)元件的形式進(jìn)行電路切換，完成被動(dòng)或主動(dòng)的均衡過(guò)程；其中所使用的電路元件眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所采用的控制算法也比較龐雜，均衡電流則受電子元件的制約往往會(huì)比較小，從而直接影響均衡的快速性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組均衡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力鋰電池組的均衡，具有低控制難度、低電路復(fù)雜度及快速等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)、均衡控制模塊與均衡執(zhí)行電路；其中:
[0007]所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)，由一對(duì)可由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電刷及固定于該電刷周邊呈圓周分布的若干接觸片組成，用于切換所述均衡執(zhí)行電路使其連接到不同的單體電池上；
[0008]所述均衡控制模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前單體電池的狀態(tài)，并根據(jù)當(dāng)前單體電池的狀態(tài)與整組電池狀態(tài)的比較結(jié)果輸出控制邏輯；
[0009]所述均衡執(zhí)行電路，用于根據(jù)所述控制邏輯對(duì)當(dāng)前所連接的單體電池進(jìn)行充電或放電，實(shí)現(xiàn)電池組的均衡。
[0010]所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的若干接觸片的位置固定且分別單獨(dú)與串聯(lián)電池組的每一單體電池的一端相連，所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的一對(duì)電刷通過(guò)與相鄰的兩個(gè)接觸片相接觸來(lái)與某一單體電池的正負(fù)兩極相連，且當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)直流電機(jī)帶動(dòng)電刷旋轉(zhuǎn)時(shí)，每當(dāng)電刷與相鄰的兩個(gè)接觸片相接觸，均可使一對(duì)電刷分別與某一單體電池的正負(fù)兩極相連，并保持極性不變。
[0011 ] 所述均衡控制模塊與所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的一對(duì)電刷相連，通過(guò)帶動(dòng)電刷旋轉(zhuǎn)使得所述均衡控制模塊可以單獨(dú)與每一單體電池的正負(fù)兩極相連；
[0012]所述均衡控制模塊為外接電池管理系統(tǒng)，或者自身嵌入式控制單元及電壓采集單元，或者自搭建濾波比較電路；用于檢測(cè)當(dāng)前單體電池的電壓值和整組電池的平均電壓值，并比較二者的大小關(guān)系；若當(dāng)前單體電池的電壓值高于整組電池的電壓平均值則輸出高電平，若當(dāng)前單體電池的電壓值低于整組電池的電壓平均值則輸出低電平，其輸出的高電平與低電平作為對(duì)均衡執(zhí)行電路的控制邏輯。
[0013]所述均衡執(zhí)行電路與所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的一對(duì)電刷相連，通過(guò)帶動(dòng)電刷旋轉(zhuǎn)使得所述均衡執(zhí)行電路可以單獨(dú)與每一單體電池的正負(fù)兩極相連；
[0014]所述均衡執(zhí)行電路包括:儲(chǔ)能元件以及連接電刷與儲(chǔ)能元件的充電和放電兩條回路:其中:
[0015]充電回路中含有穩(wěn)壓模塊，該穩(wěn)壓模塊受控制邏輯控制，當(dāng)控制邏輯為高電平時(shí)執(zhí)行穩(wěn)壓充電操作，由當(dāng)前所連接的單體電池向儲(chǔ)能元件充電；
[0016]放電回路含有一個(gè)受控開(kāi)關(guān)，受到控制邏輯的控制，當(dāng)控制邏輯為低電平時(shí)閉合放電回路，使儲(chǔ)能元件向當(dāng)前所連接的單體電池進(jìn)行放電。
[0017]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)代替電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電路切換，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可以解決現(xiàn)有均衡電路方案中由于大量采用電子開(kāi)關(guān)而造成的元件數(shù)量多，電路復(fù)雜度高，控制難度高等問(wèn)題；同時(shí)，可以解除電子開(kāi)關(guān)對(duì)均衡電流的限制，在電刷結(jié)構(gòu)容許的條件下增大均衡電流，提高均衡的速度；采用超級(jí)電容等儲(chǔ)能元件和穩(wěn)壓充電模塊，提高能量轉(zhuǎn)移的效率，獲取穩(wěn)定的均衡效果。
【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組均衡系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組均衡系統(tǒng)中均衡控制模塊及均衡執(zhí)行電路部分的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)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)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(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)明的保護(hù)范圍。
[0022]實(shí)施例
[0023]本發(fā)明實(shí)施例提供一種采用旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組均衡系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括:旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)、均衡控制模塊與均衡執(zhí)行電路。
[0024]1、所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)，用于切換所述均衡執(zhí)行電路使其連接到不同的單體電池上。
[0025]該旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)由一對(duì)可由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電刷(圖1中內(nèi)圓部分的一對(duì)弧形電刷)及固定于該電刷周邊呈圓周分布的若干接觸片(圖1中外圓的若干弧形接觸片，具體數(shù)量可根據(jù)需求來(lái)確定)組成；具體來(lái)說(shuō):
[0026]所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的若干接觸片的位置固定且分別單獨(dú)與串聯(lián)電池組的每一單體電池的一端相連，所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的一對(duì)電刷通過(guò)與相鄰的兩個(gè)接觸片相接觸來(lái)與某一單體電池的正負(fù)兩極相連，且當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)直流電機(jī)帶動(dòng)電刷旋轉(zhuǎn)時(shí)，每當(dāng)電刷與相鄰的兩個(gè)接觸片相接觸，均可使一對(duì)電刷分別與某一單體電池的正負(fù)兩極相連，并保持極性不變；具體來(lái)說(shuō):電刷由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，一對(duì)電刷依次與周圍固定的各個(gè)接觸片相接觸，接觸只是短時(shí)間內(nèi)的暫態(tài)；由于旋轉(zhuǎn)，電刷會(huì)馬上與旋轉(zhuǎn)方向上的下一個(gè)接觸片相接觸，形成新的暫態(tài)；在每一個(gè)上述的暫態(tài)中，這一對(duì)電刷均會(huì)分別與一個(gè)單體電池正負(fù)兩極相接的效果。
[0027]2、所述均衡控制模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前單體電池的狀態(tài)，并根據(jù)當(dāng)前單體電池的狀態(tài)與整組電池狀態(tài)的比較結(jié)果輸出控制邏輯。
[0028]具體來(lái)說(shuō)，所述均衡控制模塊與所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的一對(duì)電刷相連，通過(guò)帶動(dòng)電刷旋轉(zhuǎn)使得所述均衡控制模塊可以單獨(dú)與每一單體電池的正負(fù)兩極相連；用于獲取當(dāng)前單體電池的電壓值和整組電池的平均電壓值，并比較二者的大小關(guān)系；若當(dāng)前單體電池的電壓值高于整組電池的電壓平均值則輸出高電平，若當(dāng)前單體電池的電壓值低于整組電池的電壓平均值則輸出低電平，其輸出的高電平與低電平作為對(duì)均衡執(zhí)行電路的控制邏輯。
[0029]3、所述均衡執(zhí)行電路，用于根據(jù)所述控制邏輯對(duì)當(dāng)前所連接的單體電池進(jìn)行充電或放電，實(shí)現(xiàn)電池組的均衡。
[0030]具體來(lái)說(shuō)，所述均衡執(zhí)行電路與所述旋轉(zhuǎn)電刷結(jié)構(gòu)中的一對(duì)電刷相連，通過(guò)帶動(dòng)電刷旋轉(zhuǎn)使得所述均衡執(zhí)行電路可以單獨(dú)與每一單體電池的正負(fù)兩極相連。
[0031]所述均衡執(zhí)行電路包括:儲(chǔ)能元件以及連接電刷與儲(chǔ)能元件的充電和放電兩條回路:其中:
[0032]充電回路中含有穩(wěn)壓模塊，該穩(wěn)壓模塊受控制邏輯