CN105703441A - 一种电动车动力电池均衡电路 - Google Patents

Abstract

一种电动车动力电池均衡电路，本发明公开了一种简单且高效的电池均衡电路，利用车载低压电源来储存电压高的单体电池能量，给电压低的单体电池充电，并且使用电压转换器，有效控制单体电池的充放电电流，保证单体电池均衡后的电压的一致性。

Description

一种电动车动力电池均衡电路

技术领域

本发明涉及电池管理电路，具体涉及电动车动力电池均衡电路。

背景技术

电池作为电动汽车的核心，直接影响到电动汽车的驾驶和安全性能，而目前电池的存储容量及充放电性能成为了电动汽车发展的瓶颈，作为驱动电动汽车的动力电池组通常是由多个低压单体电池串、并联而成，然而由于生产的单体电池总会存在一些差异，使得在使用的过程中会出现单体电池之间的电压或偏高或偏低，如果放任这种不均衡状态使用，会导致单体电池之间的电压差异越来越大，最终会加快整个电池组的容量衰减、衰竭，更严重的是长时间的不均衡使用电池组可能引起电池的损坏、烧毁，甚至爆炸，危及财产及生命安全。

为了消除单体电池间的差异，目前常用的方法就是采用电池均衡，而电池均衡通常使用的方法是在单体电池两端或电池组两端并联一个电阻，借助电阻来消耗电压高的单体电池的能量，以达到电池容量、电压均衡的目的，该方法虽然能够起到一定的均衡作用，但是使用电阻将电压高的单体电池的能量通过发热释放，浪费了电池能量，而且对于电压低的单体电池又需要额外给其充电，效率较低，而且较复杂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种简单且高效的电池均衡电路，利用车载24V低压电源来储存电压高的单体电池能量，给电压低的单体电池充电，并且使用电压转换器，有效控制单体电池的充放电电流，保证单体电池均衡后的电压的一致性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电动车动力电池均衡电路，包括：n个串联的单体电池；外接电源，用于储存和释放能量；开关，用于连接和断开所述单体电池与所述电容器，所述外接电源为车载低压电源。

所述电动车动力电池均衡电路还包括控制器，用于检测单体电池的电压、电流等信息，并控制所述开关的连接和断开。

所述开关与所述外接电源之间设置电压转换器，或者所述开关与所述单体电池之间设置电压转换器。

所述电压转换器为双向电压转换器。

所述开关为电子开关。

所述开关为n+1个单刀单置开关，分别连接所述n个单体电池与所述外接电源。

所述开关为1个多刀多置开关，连接所述n个单体电池与所述外接电源。

所述开关依次连接第一个单体电池与所述外接电源至第n个单体电池与所述外接电源，实现n个单体电池的均衡。

相比现有的电动车动力电池均衡电路，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为：

1、使用本发明的电动车动力电池均衡电路，利用车载低压电源储存电压高的单体电池多出的能量并给电压低的单体电池充电，实现“削峰填谷”，节省能量；

2、使用本发明的电动车动力电池均衡电路，使用车载低压电源储存能量，能够避免均衡电路中外接电源电量不足；

3、使用本发明的电动车动力电池均衡电路，使用电压转换器，能够根据需求转换输出电压值，可匹配多种电池，而且提高充放电效率；

4、使用本发明的电动车动力电池均衡电路，使用车载电源与开关来实现电池均衡，使用极少的元器件，电路简单而且可靠。

附图说明

图1为本发明电动车动力电池均衡电路的第一实施例的电路结构示意图；

图2为本发明电动车动力电池均衡电路的第二实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方法如下：

如图1所示为本发明电动车动力电池均衡电路的第一实施例结构示意图，其中B1、B2、……、Bn为n个串联的单体电池，K1、K2、……、Kn+1为n+1个单刀单置开关，B0为车载电源，所述单体电池B1、B2、……、Bn分别通过所述n+1个单刀单置开关连接至电压转换器的一端，所述电压转换器的另一端连接所述车载电源B0。

所述电池均衡电路还包括控制器，用于检测单体电池的电压、电流等信息，并整体控制所述开关的连接和断开，所述n+1个单刀单置开关可以为电子开关等能够由所述控制器控制的能够快速响应的开关，所述电压转换器为双向电压转换器，所述电压转换器可以为DC-DC转换器等转换其输入端和输出端电压值的装置，所述车载电源B0为车载低压电源(即车载低压电瓶)，电流既能由所述单体电池流向所述车载电源B0实现所述单体电池的放电，也能由所述车载电源B0流向所述单体电池实现单体电池的充电。

所述控制器实时检测n个单体电池的SOC值及电压值，并根据所检测到的n个单体电池的SOC值及电压值给出一个基准值，所述基准值可以为基准电压值，也可以为其他能够明确判定单体电池储电量的参数指标，所述基准电压值可以为n个单体电池电压值的平均值或者期望值，也可以为出现次数最多的那个电压值，或者也可以为由其他方法得到；然后从第一个单体电池B1开始到第n个单体电池Bn逐个检查，对于相比基准电压值大的单体电池导通其对应的开关，将其多出来的电量通过所述DC-DC转换器释放至所述车载电源B0，对于相比基准电压值小的单体电池导通其对应的开关，利用车载电源B0通过所述DC-DC转化器给该单体电池充电，最终实现电池组中每个单体电池的均衡。

如图2所示为本发明电动车动力电池均衡电路的第二实施例结构示意图，其中B1、B2、……、Bn为n个串联的单体电池，K为多刀多置开关，B0为车载电源，所述单体电池B1、B2、……、Bn可以分别通过所述开关K连接至电压转换器的一端，所述电压转换器的另一端连接所述车载电源B0。

所述电池均衡电路还包括控制器，用于检测单体电池的电压、电流等信息，并整体控制所述开关的连接和断开，所述开关K可以为电子开关等能够由所述控制器控制的能够快速响应的双刀多置开关；所述电压转换器为双向电压转换器，所述电压转换器可以为DC-DC转换器等能够转换其输入端与输出端电压的装置，电流既能由所述单体电池流向所述车载电源B0实现所述单体电池的放电，也能由所述车载电源B0流向所述单体电池实现单体电池的充电。

第二实施例中的开关K可以为旋转式的双刀多置开关，通过不同旋转角度来实现所述单体电池B1、B2、……、Bn分别与所述DC-DC转换器的导通，该实施例中电池均衡的方法与第一实施例基本相同，然而使用一个双刀多置开关替代多个开关，能够减少元器件的使用，降低成本；本实施例中采用车载低压电源作为均衡电路的储能装置，既能有效实现均衡作用，避免额外增加储能装置，同时利用低压电源本身电量来避免电量不足的情况出现。

所述DC-DC转换器的使用，能够通过调整其输入输出两端的电压比例来充分实现电流的转移存储，提高了充放电的效率，同时可以控制充放电电流值，防止充放电电流过大对元器件的损坏。

本发明中也可以根据串联电池的个数将其分为多组，每一组并联一个上述均衡电路，减少均衡电路的电压等级，避免高压对元器件的损坏以及降低元器件的成本。

对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。

Claims (8)

1.一种电动车动力电池均衡电路，包括：n个串联的单体电池；外接电源，用于储存和释放能量；开关，用于连接和断开所述单体电池与所述电容器，其特征在于，所述外接电源为车载低压电源。

2.根据权利要求1所述的电动车动力电池均衡电路，其特征在于，所述电动车动力电池均衡电路还包括控制器，用于检测单体电池的电压、电流等信息，并控制所述开关的连接和断开。

3.根据权利要求1所述的电动车动力电池均衡电路，其特征在于，所述开关与所述外接电源之间设置电压转换器，或者所述开关与所述单体电池之间设置电压转换器。

4.根据权利要求3所述的电动车动力电池均衡电路，其特征在于，所述电压转换器为双向电压转换器。

5.根据权利要求1所述的电动车动力电池均衡电路，其特征在于，所述开关为电子开关。

6.根据权利要求5所述的电动车动力电池均衡电路，其特征在于，所述开关为n+1个单刀单置开关，分别连接所述n个单体电池与所述外接电源。

7.根据权利要求5所述的电动车动力电池均衡电路，其特征在于，所述开关为1个多刀多置开关，连接所述n个单体电池与所述外接电源。

8.根据权利要求6或7所述的电动车动力电池均衡电路，其特征在于，所述开关依次连接第一个单体电池与所述外接电源至第n个单体电池与所述外接电源，实现n个单体电池的均衡。