一種串聯(lián)電池組均衡電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種簡單且安全的電池組電壓均衡電路，利用多刀多置開關來實現(xiàn)均衡電路與電池組中單體電池之間的切換連接或斷開，有效節(jié)省元器件且避免誤操作帶來的損壞，同時給電壓低的單體電池充電，并且使用電壓轉換器，控制單體電池的充放電電流，有效保護電池，并保證單體電池均衡后的電壓的一致性。
【專利說明】
一種串聯(lián)電池組均衡電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及電池管理電路，具體涉及串聯(lián)電池組均衡電路。
【背景技術】
[0002]電池作為電動汽車的核心，直接影響到電動汽車的駕駛和安全性能，而目前電池的存儲容量及充放電性能成為了電動汽車發(fā)展的瓶頸，作為驅動電動汽車的動力電池組通常是由多個低壓單體電池串、并聯(lián)而成，然而由于生產(chǎn)的單體電池總會存在一些差異，使得在使用的過程中會出現(xiàn)單體電池之間的電壓或偏高或偏低，如果放任這種不均衡狀態(tài)使用，會導致單體電池之間的電壓差異越來越大，最終會加快整個電池組的容量衰減、衰竭，更嚴重的是長時間的不均衡使用電池組可能引起電池的損壞、燒毀，甚至爆炸，危及財產(chǎn)及生命安全。
[0003]為了消除單體電池間的差異，目前常用的方法就是采用電池均衡，而電池均衡通常使用的方法是在每個單體電池兩端均設置一個單刀單置的開關，用于連接和斷開均衡電路，這樣就需要較多的開關來實現(xiàn)，而且操作也較復雜，若出現(xiàn)誤操作，則可能會由于導通的單體電池數(shù)量過多而導致電壓過高燒毀電子元器件。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型提出一種簡單且安全的電池組電壓均衡電路，利用多刀多置開關來實現(xiàn)均衡電路與電池組中單體電池之間的切換連接或斷開，有效節(jié)省元器件且避免誤操作帶來的損壞，同時給電壓低的單體電池充電，并且使用電壓轉換器，控制單體電池的充放電電流，有效保護電池，并保證單體電池均衡后的電壓的一致性。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0006]—種串聯(lián)電池組均衡電路，包括:n個串聯(lián)的單體電池;外接儲能裝置，用于儲存和釋放能量;開關，用于連接和斷開所述單體電池與所述外接儲能裝置，所述開關為多刀多置開關。
[0007]所述電池均衡電路還包括控制器，用于檢測單體電池的電壓、電流等信息，并控制所述開關的連接和斷開。
[0008]所述開關與所述外接儲能裝置之間設置電壓轉換器，或者所述開關與所述單體電池之間設置電壓轉換器。
[0009]所述電壓轉換器為雙向電壓轉換器。
[0010]所述開關為電子開關。
[0011 ]所述儲能裝置為直流儲能裝置。
[0012]所述儲能裝置為電容器或電池。
[0013]所述儲能裝置為交流儲能裝置。
[0014]所述電池組根據(jù)其電壓值分為多組，每一組設置一個所述串聯(lián)電池組均衡電路。
[0015]相比現(xiàn)有的電池組均衡電路，本實用新型有顯著優(yōu)點和有益效果，具體體現(xiàn)為:
[0016]1、使用本實用新型的串聯(lián)電池組均衡電路，利用儲能裝置儲存電壓高的單體電池多出的能量并給電壓低的單體電池充電，實現(xiàn)“削峰填谷”，節(jié)省能量；
[0017]2、使用本實用新型的串聯(lián)電池組均衡電路，使用電壓轉換器，控制電池充放電電流，有效保護電池的使用壽命；
[0018]3、使用本實用新型的串聯(lián)電池組均衡電路，使用電壓轉換器，能夠根據(jù)需求轉換輸出電壓值，可匹配多種電池；
[0019]4、使用本實用新型的串聯(lián)電池組均衡電路，僅使用一個或幾個多刀多置開關來實現(xiàn)電池均衡，減少元器件的使用，并且電路簡單可靠。
[0020]5、使用本實用新型的串聯(lián)電池組均衡電路，根據(jù)電池組電壓將電池組分為多組，每組配置一個均衡電路，有效降低電壓等級，降低各元器件的電壓要求。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型串聯(lián)電池組均衡電路的第一實施例的電路結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型串聯(lián)電池組均衡電路的第二實施例的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型的具體實施方法如下:
[0024]如圖1所示為本實用新型串聯(lián)電池組均衡電路的第一實施例結構示意圖，其中B1、B2、...』!!為η個串聯(lián)的單體電池，K為雙刀多置開關，EO為儲能裝置，所述單體電池B1、Β2、...、Βη分別通過所述雙刀多置開關K連接至電壓轉換器的一端，所述電壓轉換器的另一端連接所述儲能裝置EO。
[0025]所述串聯(lián)電池組均衡電路還包括控制器，用于檢測單體電池的電壓、電流等信息，并整體控制所述開關K的連接和斷開，所述雙刀多置開關K可以為電子開關等能夠由所述控制器控制的能夠快速響應的開關，所述開關K也可以為多刀多置開關;所述電壓轉換器為雙向電壓轉換器，電流既能由所述單體電池流向所述儲能裝置EO實現(xiàn)所述單體電池的放電，也能由所述儲能裝置EO流向所述單體電池實現(xiàn)單體電池的充電，所述電壓轉化器可以為DC-DC轉換器等用于轉換其輸入端與輸出端之間電壓的裝置，所述儲能裝置EO可以為直流也可以為交流儲能裝置，所述儲能裝置EO可以為電容器或者電池或者電感等能夠儲能的裝置。
[0026]所述控制器實時檢測η個單體電池的SOC值及電壓值，并根據(jù)所檢測到的η個單體電池的SOC值及電壓值給出一個基準值，所述基準值可以為基準電壓值，也可以為其他能夠明確判定單體電池儲電量的參數(shù)指標，所述基準電壓值可以為η個單體電池電壓值的平均值或者期望值，也可以為出現(xiàn)次數(shù)最多的那個電壓值，或者也可以為由其他方法得到;然后從第一個單體電池BI開始到第η個單體電池Bn逐個檢查，對于相比基準電壓值大的單體電池導通所述開關K使得該單體電池與所述儲能裝置EO連接，將其多出來的電量通過所述電壓轉換器釋放至所述儲能裝置Ε0，對于相比基準電壓值小的單體電池導通其對應的開關，利用儲能裝置EO通過所述電壓轉化器給該單體電池充電，最終實現(xiàn)電池組中每個單體電池的均衡;單體電池均衡處理過程中，若出現(xiàn)當前單體電池需要充電而所述儲能裝置EO電量不足時，可以適當調(diào)整順序，選取電壓值大于基準電壓值的單體電池(即需要放電的單體電池)先處理，而后再處理需要充電的單體電池，這樣能夠盡可能利用電池組自身的電量實現(xiàn)均衡，達到節(jié)省能量的目的；在對電池組進行均衡處理之前也可以給所述儲能裝置EO適當充電，防止所述儲能裝置EO電量不足，特別是當單體電池BI需要充電時，可以避免調(diào)整處理順序而造成的所述開關的多次開啟和關斷，延長元器件的使用壽命。
[0027]如圖2所示為本實用新型串聯(lián)電池組均衡電路的第二實施例結構示意圖，其中B1、82、"_、811為11個串聯(lián)的單體電池，1(1、1(2為雙刀多置開關4^2為外接儲能裝置，用于提供電池組均衡所需儲能單元，所述單體電池Β1、Β2、...、Βη可以分為多組，分別由多個電壓均衡電路實現(xiàn)均衡，本實施例中采用2組，所述電池組中前m個單體電池即單體電池B1、B2、…、Bm通過開關KI連接至儲能裝置EI，后n-m個單體電池即單體電池Bm+1、Bm+2、…、Bn通過開關K2連接至儲能裝置E2，所述開關Kl與所述外接電池bl之間、所述開關K2與所述外接電池b2之間分別設置電壓轉換器。
[0028]所述電池均衡電路還包括控制器，用于檢測單體電池的電壓、電流等信息，并整體控制所述開關的連接和斷開，所述開關K可以為電子開關等能夠由所述控制器控制的能夠快速響應的多刀多置開關;所述電壓轉換器為雙向電壓轉換器，所述電壓轉換器可以為DC-DC轉換器等能夠轉換其輸入端與輸出端電壓值的裝置，電流既能由所述單體電池流向所述儲能裝置E1、E2實現(xiàn)所述單體電池的放電，也能由所述儲能裝置E1、E2流向所述單體電池實現(xiàn)單體電池的充電。
[0029]所述雙刀多置開關可以為旋轉式的雙刀多置開關，通過不同旋轉角度來實現(xiàn)所述單體電池B1、Β2、...、Βη分別與所述電壓轉換器的導通，該實施例中電池均衡的方法與第一實施例基本相同，然而使用分組對電池組電池進行均衡處理，能夠降低均衡電路的電壓等級，降低對元器件電壓等級的要求，減少元器件的數(shù)量及成本，同時能夠避免開關誤操作導致高電壓接入所述串聯(lián)電池組均衡電路而造成元器件的損壞，提升電路的可靠性。
[0030]所述電壓轉換器的使用，能夠通過調(diào)整其輸入輸出兩端的電壓比例來充分實現(xiàn)電量的轉移存儲，提高了充放電的效率，同時可以控制充放電的電流大小，避免電池組及儲能裝置的大電流充放電而造成的損害，大大提高了電池均衡的效率及可靠性。
[0031]對于為本實用新型的示范性實施例，應當理解為是本實用新型的權利要求書的保護范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對本領域技術人員實現(xiàn)相應的技術方案的指導性作用，而非對本實用新型的限定。
【主權項】
1.一種串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，包括:n個串聯(lián)的單體電池；外接儲能裝置，用于儲存和釋放能量;開關，用于連接和斷開所述單體電池與所述外接儲能裝置，所述開關為多刀多置開關，所述η個單體電池分別通過所述開關與所述外接儲能裝置連接。2.根據(jù)權利要求1所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述電池均衡電路還包括控制器，用于檢測單體電池的電壓、電流信息，并控制所述開關的連接和斷開。3.根據(jù)權利要求1所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述開關與所述外接儲能裝置之間設置電壓轉換器，或者所述開關與所述單體電池之間設置電壓轉換器。4.根據(jù)權利要求3所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述電壓轉換器為雙向電壓轉換器。5.根據(jù)權利要求1所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述開關為電子開關。6.根據(jù)權利要求1所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述儲能裝置為直流儲能目.ο7.根據(jù)權利要求6所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述儲能裝置為電容器或電池。8.根據(jù)權利要求1所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述儲能裝置為交流儲能目.ο9.根據(jù)權利要求1?8中任意一項所述的串聯(lián)電池組均衡電路，其特征在于，所述電池組根據(jù)其電壓值分為多組，每一組設置一個所述串聯(lián)電池組均衡電路。
【文檔編號】B60L11/18GK205681140SQ201620254224
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年3月29日 公開號201620254224.X, CN 201620254224, CN 205681140 U, CN 205681140U, CN-U-205681140, CN201620254224, CN201620254224.X, CN205681140 U, CN205681140U
【發(fā)明人】張德星
【申請人】天津市松正電動汽車技術股份有限公司