CN101312294B - 实现电池电压平衡的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现电池电压平衡的方法和装置，所述方法包括步骤：a、将至少两只有电压且无短路的电池并联连接；b、经过设定时间后，断开电池之间的并联连接，检测各个电池的电压差，如果电压差范围在预定范围之外，返回步骤a；否则，输出电压平衡完毕信号。本发明技术方案与传统测电压对电池配对的方案相比，具有工作量小、方便的优点，且不受电池数量的限制，不会出现一些电池无法配对的现象。本发明还在电池并联之前检测电池是否短路、电压是否为零，还可以将电池短路或零电压的信息进行反馈，方便了工作人员对问题电池的处理，提高了工作效率。本发明还利用直流电源对并联电池进行充电，进一步提高了电压平衡的效率。

Description

实现电池电压平衡的装置

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及实现电池电压平衡的方法和装置。 

【背景技术】

一些移动设备对电能容量有较大的需求，而由于技术条件或安全隐患的限制，单一电池的容量难以达到要求。因此，需要将多个电池组成电池组，以提供更容量更大的电能。 

从理论上讲，电池的电压、内阻、寿命等性能应该是一致的，可以无限多组数地进行并联以达到要求的容量。但在实际生产过程中，由于所用材料纯度、生产工艺、工作人员、生产环境温度等差异，同一条流水线上制造的电池通常在性能上有一定的差异。即使同一品牌同一型号相同生产日期生产的电池，性能也难以做得完全一致。 

而二次电池的电池组在充电过程中，对电池的性能指标，尤其是电池组中各个电池的电压差要求甚为严格。将性能参数在一定范围内的电池放到一起，一个重要指标就是，多个电池的电压差要在一定的范围之内。如果采用性能均一性较差的电池多组并联，性能差、电压低的电池组就会将性能好的电池组拖垮，导致整套电池装置提前失效。 

目前，同一电池组中的电池是从多个电池中，通过精密电压检测，从大量备选电池中分选出电压基本一致的电池。测电压对电池配对的方法的不足之处在于，该方法工作量大，分选复杂；再则，该方法只能挑出电压相差不大的电池，不能对电池的电压进行改变，而实际上，同批电池中很多电池之间的电压相差较大，无法进行配对。 

【发明内容】

本发明的发明目的是提供一种实现电池电压平衡的方法和装置，达到以较小的工作量、方便地实现电池电压平衡的目的。 

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案： 

一种实现电池电压平衡的装置，该装置包括： 

充电电路，用于接入至少两只电池进行并联连接； 

检测电路，用于每隔一段设定时间后，将充电电路中的至少两只电池接入检测电路；还用于在检测所述至少两只电池的电压差在预定范围之外时，将所述至少两只电池重新接入充电电路并重新并联连接；在检测所述至少两只电池的电压差在预定范围之内时，输出电压平衡完毕信号；所述检测电路包括： 

双向开关，与充电电路中的电池串联，用于将所述至少两只电池并联连接，或将该至少两只电池接入检测电路； 

时间控制器，用于设定时间； 

电压采集控制单元，用于接收时间控制器发送的设定时间到达消息；还用于接收到所述消息后，控制双向开关并将充电电路中的至少两只电池接入检测电路； 

还用于在检测到所述电压差在预定范围之外时，控制双向开关将所述至少两只电池重新并联连接并进行充电，在检测所述至少两只电池的电压差在预定范围之内时，输出电压平衡完毕信号。 

其中，所述电压采集控制单元还用于检测充电电路中电池是否短路或有无电压； 

所述装置还包括显示器，用于显示所述检测电路检测的电池短路或无电压消息进行上报，并显示所述检测电路检测的电池在充电电路中的位置；还用于根据所述时间控制器的提示消息，显示充电电路中电池的充电时间；还用于输出所述检测电路发送的电压平衡完毕信息。 

优选地，该装置还包括： 

直流电源，用于对充电电路中并联电池进行充电。 

其中，所述双向开关是内阻为毫欧级的金属氧化物半导体MOS开关。 

从以上技术方案可以看出，本发明将多个电池进行并联，电池件互相进行充放电，能将不同电压的电池达到相近甚至相同的电压值，本发明技术方案与传统测电压对电池配对的方案相比，具有工作量小、方便的优点，且不受电池数量的限制，不会出现一些电池无法配对的现象。 

本发明技术方案中，将短路或无电压的电池进行上报，方便了工作人员对问题电池的处理，提高了工作效率。 

本发明技术方案中，可以利用直流电源对并联的多个电池同时充电，使得电池以更快的速度达到基本相同的电压值，进一步提高了电压平衡的效率。 

本发明技术方案中，双向开关采用内阻为毫欧级的MOS开关，进一步提高了电池电压平衡的效率。 

【附图说明】

图1为本发明实现电池电压平衡的方法的具体流程图； 

图2为本发明实现电池电压平衡的装置的基本结构图； 

图3为本发明实现电池电压平衡的装置的基本电路示意图。 

【具体实施方式】

本发明的基本技术构思是，检测各个电池的短路、电压状况，将多个有电压且无短路的电池并联连接；经过设定时间后，断开电池之间的并联连接，检测各个电池的电压差，如果电压差范围不在预定范围之内，重新将有电压且无短路的电池进行并联连接，如果电压差范围在预定范围之内，则电压平衡过程结束。 

本发明提供了一种实现电池电压平衡的方法，该方法的主要流程包括以下步骤： 

步骤a、将至少两只有电压且无短路的电池并联； 

步骤b、经过设定时间后，断开电池之间的并联连接，检测各个电池的电压差，如果电压差范围在预定范围之外，返回步骤a；否则，输出电压平衡完毕信号。 

下面结合具体的实施例，对本发明中实现电池电压平衡的方法进行具体的描述。参照图1，实现电池电压平衡的方法具体包括以下步骤： 

步骤S101、检测电池是否短路、电压是否为零，如果电池有电压且无短路，则进入步骤S103，否则进入步骤S102。 

步骤S102、将无电压或短路的电池保持与充电电路断开；进一步，还可以输出问题电池为短路或零电压的信息。将电池短路或无电压的消息进行输出上报，能方便工作人员对问题电池进行处理，提高工作效率。 

步骤S103、将有电压且无短路的电池进行并联连接。 

步骤S104、利用直流电源对上述并联电池进行充电10分钟。 

在较佳的实施方式中，利用直流电源对并联的多个电池同时充电，使得电池以更快的速度达到基本相同的电压值，进一步提高了电压平衡的效率。 

在本步骤中，可以利用电压源对并联电路进行恒压充电。 

在本步骤中，并联之后采用电压上述充电10分钟属于一种较佳方案，在实际应用中，还可以根据充电的具体需要来设定充电时间。 

步骤S105、充电10分钟后，控制双向开关断开电池之间的并联连接，并检测各个电池的电压差是否在大于0.03伏，如果大于0.03伏则返回步骤S103；如果各个电池的电压差小于等于0.03伏，则进入步骤S106。 

在检测电压时，将电池与充电网络的连接断开，检测完电压后，确保电池无短路状况后，才将其与充电网络连接，提高电池电压平衡的安全性。 

步骤S106、并通过输出设备输出电压平衡完毕信号。 

在本步骤中，预定的电压差范围0.03伏是一个经验值。显然，该预定值可以根据实际需要进行更改。 

本发明还提供了一种实现电池电压平衡的装置，该装置主要包括充电电路和检测电路，其中： 

充电电路，用于接入至少两只电池进行并联连接； 

检测电路，用于每隔一段设定时间后，将充电电路中的电池接入检测电路；还用于在检测所述电池的电压差在预定范围之外时，将所述电池重新接入充电电路，与充电电路中其他电池并联连接；在检测所述电池的电压差在预定范围之内时，输出电压平衡完毕信号。 

下面结合附图2，对该装置的具体实施例进行详细描述： 

在本实施例中，该装置具体包括充电电路100、检测电路200、显示器300和电压源400，具体描述如下： 

(1)、充电电路100。充电电路100用于接入至少两只电池进行并联连接，如图2所示，该电路可以将电池101、102和103等进行并联连接。需要说明的是，充电电路100中的电池数量并不局限于3个，根据实际需要，可以充电电路100可以接入多个 电池。 

(2)、检测电路200。检测电路200主要包括双向开关201、202和203，以及时间控制器204和电压采集控制单元205。 

(2.1)、双向开关201、202和203。电池101、102和103分别通过双向开关201、202和203与电压采集控制单元205连接，电池101、102和103还通过分别通过双向开关201、202和203实现在充电电路100中进行并联连接。 

在较优的实施例中，双向开关201、202和203采用内阻为毫欧级的金属氧化物半导体(MOS)开关。采用内阻较小的MOS开关的意义在于，电池间电压差在几十毫伏级别，如果采用普通的MOS开关，其内阻一般都在十欧级别，这样会导致电池电压平衡的效率大大降低。 

(2.2)、时间控制器204。时间控制器204用于设定一个时间，可以在电池101、102和103进行电压平衡了预定的时间之后，提示电压采集控制单元205对电池101、102和103的电压差进行检测。时间控制器204还可以将该设定时间消息发送到显示器300上，使得工作人员可以对电池进行电压平衡的时间一目了然。 

(2.3)、电压采集控制单元205。电压采集控制单元205用于检测充电电路100中电池101、102和103是否短路、有无电压，还可以将电池短路或无电压的消息发送到显示器300中进行显示。 

电压采集控制单元205还用于接收时间控制器204发送的设定时间到达消息；还用于接收到所述消息后，控制双向开关201、202和203并将充电电路中的电池101、102和103接入检测电路，以检测各个电池的电压差。 

电压采集控制单元205还用于在检测到所述电压差在预定范围之外时，控制双向开关将所述电池与充电电路中其他电池并联连接进行充电，在检测所述电池的电压差在预定范围之内时，向显示器300输出电压平衡完毕信号。 

(3)、显示器300。显示器300用于将所述电压采集控制单元205检测的电池短路或无电压消息进行显示，还可以根据双向开关的位置，显示该问题电池在充电电路100中在何位置，属于哪个通道；还用于根据所述时间控制器204的提示消息，显示充电电路100中电池的充电时间；还用于输出检测电路200发送的电压平衡完毕信息。 

(4)、电压源400。电压源400用于对充电电路100中并联的电池101、102和103 同时充电，使电池以更快的速度达到基本相同的电压值。电压源400属于直流电源的一种，可以理解的是，可以采用其他的直流电源对充电电路100中并联的电池101、102和103进行同时充电。 

参照图3，在具体的电路实现中，电池与MOS开关AOD403串联，而各个电池之间进行并联连接。AOD403的内阻大约为7.8毫欧，能较大地提高电池电压平衡的效率。需要指出的是，图3为72只电池实现电池电压平衡的电路示意图，但为简约起见，图3中仅列出其中的三个电池、三个MOS开关。 

电压采集控制装置205由一片单片机U6和多个多路开关U1～U5组成。所有的控制、选通、电压数据采样功能由一片单片机实现。由于电池一组至少在七十只以上，一个模/数转换模块通道远远不够，这里使用多路开关轮流选通每一个电池。对于72只电池，采用5片多路开关进行控制。 

时间控制器204集成于单片机，显示器300采用液晶显示器U7实现。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (4)

1.一种实现电池电压平衡的装置，其特征在于，该装置包括：

充电电路，用于接入至少两只电池进行并联连接；

检测电路，用于每隔一段设定时间后，将充电电路中的至少两只电池接入检测电路；还用于在检测所述至少两只电池的电压差在预定范围之外时，将所述至少两只电池重新接入充电电路并重新并联连接；在检测所述至少两只电池的电压差在预定范围之内时，输出电压平衡完毕信号；所述检测电路包括：

双向开关，与充电电路中的电池串联，用于将所述至少两只电池并联连接，或将该至少两只电池接入检测电路；

时间控制器，用于设定时间；

电压采集控制单元，用于接收时间控制器发送的设定时间到达消息；还用于接收到所述消息后，控制双向开关并将充电电路中的至少两只电池接入检测电路；

还用于在检测到所述电压差在预定范围之外时，控制双向开关将所述至少两只电池重新并联连接并进行充电，在检测所述至少两只电池的电压差在预定范围之内时，输出电压平衡完毕信号。

2.根据权利要求1所述的实现电池电压平衡的装置，其特征在于：

所述电压采集控制单元还用于检测充电电路中电池是否短路或有无电压；

所述装置还包括显示器，用于显示所述检测电路检测的电池短路或无电压消息进行上报，并显示所述检测电路检测的电池在充电电路中的位置；还用于根据所述时间控制器的提示消息，显示充电电路中电池的充电时间；还用于输出所述检测电路发送的电压平衡完毕信息。

3.根据权利要求1所述的实现电池电压平衡的装置，其特征在于，该装置还包括：

直流电源，用于对充电电路中并联电池进行充电。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的实现电池电压平衡的装置，其特征在于，所述双向开关是内阻为毫欧级的金属氧化物半导体MOS开关。

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