CN105703442A - 一种串联电池组均衡电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简单且安全的电池组电压均衡电路，利用多刀多置开关来实现均衡电路与电池组中单体电池之间的切换连接或断开，有效节省元器件且避免误操作带来的损坏，同时给电压低的单体电池充电，并且使用电压转换器，控制单体电池的充放电电流，有效保护电池，并保证单体电池均衡后的电压的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理电路，具体涉及串联电池组均衡电路。
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每个单体电池两端均设置一个单刀单置的开关，用于连接和断开均衡电路，这样就需要较多的开关来实现，而且操作也较复杂，若出现误操作，则可能会由于导通的单体电池数量过多而导致电压过高烧毁电子元器件。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种简单且安全的电池组电压均衡电路，利用多刀多置开关来实现均衡电路与电池组中单体电池之间的切换连接或断开，有效节省元器件且避免误操作带来的损坏，同时给电压低的单体电池充电，并且使用电压转换器，控制单体电池的充放电电流，有效保护电池，并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：
一种串联电池组均衡电路，包括：n个串联的单体电池；外接储能装置，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外接储能装置，所述开关为多刀多置开关。
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，并控制所述开关的连接和断开。
所述开关与所述外接储能装置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。
所述储能装置为直流储能装置。
所述储能装置为电容器或电池。
所述储能装置为交流储能装置。
所述电池组根据其电压值分为多组，每一组设置一个所述串联电池组均衡电路。
相比现有的电池组均衡电路，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为：
1、使用本发明的串联电池组均衡电路，利用储能装置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、使用本发明的串联电池组均衡电路，使用电压转换器，控制电池充放电电流，有效保护电池的使用寿命；
3、使用本发明的串联电池组均衡电路，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；
4、使用本发明的串联电池组均衡电路，仅使用一个或几个多刀多置开关来实现电池均衡，减少元器件的使用，并且电路简单可靠。
5、使用本发明的串联电池组均衡电路，根据电池组电压将电池组分为多组，每组配置一个均衡电路，有效降低电压等级，降低各元器件的电压要求。
附图说明
图1为本发明串联电池组均衡电路的第一实施例的电路结构示意图；
图2为本发明串联电池组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所示为本发明串联电池组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，K为双刀多置开关，E0为储能装置，所述单体电池B1、B2、…、Bn分别通过所述双刀多置开关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储能装置E0。
所述串联电池组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K的连接和断开，所述双刀多置开关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开关，所述开关K也可以为多刀多置开关；所述电压转换器为双向电压转换器，电流既能由所述单体电池流向所述储能装置E0实现所述单体电池的放电，也能由所述储能装置E0流向所述单体电池实现单体电池的充电，所述电压转化器可以为DC-DC转换器等用于转换其输入端与输出端之间电压的装置，所述储能装置E0可以为直流也可以为交流储能装置，所述储能装置E0可以为电容器或者电池或者电感等能够储能的装置。
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所述开关K使得该单体电池与所述储能装置E0连接，将其多出来的电量通过所述电压转换器释放至所述储能装置E0，对于相比基准电压值小的单体电池导通其对应的开关，利用储能装置E0通过所述电压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；单体电池均衡处理过程中，若出现当前单体电池需要充电而所述储能装置E0电量不足时，可以适当调整顺序，选取电压值大于基准电压值的单体电池(即需要放电的单体电池)先处理，而后再处理需要充电的单体电池，这样能够尽可能利用电池组自身的电量实现均衡，达到节省能量的目的；在对电池组进行均衡处理之前也可以给所述储能装置E0适当充电，防止所述储能装置E0电量不足，特别是当单体电池B1需要充电时，可以避免调整处理顺序而造成的所述开关的多次开启和关断，延长元器件的使用寿命。
如图2所示为本发明串联电池组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，K1、K2为双刀多置开关，E1、E2为外接储能装置，用于提供电池组均衡所需储能单元，所述单体电池B1、B2、…、Bn可以分为多组，分别由多个电压均衡电路实现均衡，本实施例中采用2组，所述电池组中前m个单体电池即单体电池B1、B2、…、Bm通过开关K1连接至储能装置E1，后n-m个单体电池即单体电池Bm+1、Bm+2、…、Bn通过开关K2连接至储能装置E2，所述开关K1与所述外接电池b1之间、所述开关K2与所述外接电池b2之间分别设置电压转换器。
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多刀多置开关；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值的装置，电流既能由所述单体电池流向所述储能装置E1、E2实现所述单体电池的放电，也能由所述储能装置E1、E2流向所述单体电池实现单体电池的充电。
所述双刀多置开关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分别与所述电压转换器的导通，该实施例中电池均衡的方法与第一实施例基本相同，然而使用分组对电池组电池进行均衡处理，能够降低均衡电路的电压等级，降低对元器件电压等级的要求，减少元器件的数量及成本，同时能够避免开关误操作导致高电压接入所述串联电池组均衡电路而造成元器件的损坏，提升电路的可靠性。
所述电压转换器的使用，能够通过调整其输入输出两端的电压比例来充分实现电量的转移存储，提高了充放电的效率，同时可以控制充放电的电流大小，避免电池组及储能装置的大电流充放电而造成的损害，大大提高了电池均衡的效率及可靠性。
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 (9)
1.一种串联电池组均衡电路，其特征在于，包括：n个串联的单体电池；外接储能装置，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外接储能装置，所述开关为多刀多置开关。
2.根据权利要求1所述的串联电池组均衡电路，其特征在于，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，并控制所述开关的连接和断开。
3.根据权利要求1所述的串联电池组均衡电路，其特征在于，所述开关与所述外接储能装置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所述的串联电池组均衡电路，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所述的串联电池组均衡电路，其特征在于，所述开关为电子开关。
6.根据权利要求1所述的串联电池组均衡电路，其特征在于，所述储能装置为直流储能装置。
7.根据权利要求6所述的串联电池组均衡电路，其特征在于，所述储能装置为电容器或电池。
8.根据权利要求1所述的串联电池组均衡电路，其特征在于，所述储能装置为交流储能装置。
9.根据权利要求1～8所述的串联电池组均衡电路，其特征在于，所述电池组根据其电压值分为多组，每一组设置一个所述串联电池组均衡电路。
Priority Applications (1)
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| CN201610192334.2A CN105703442A (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种串联电池组均衡电路 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108494062A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-04 | 深圳市海雷新能源有限公司 | 一种智能化均衡双充电源 |
| CN109037796A (zh) * | 2017-06-12 | 2018-12-18 | 周锡卫 | 一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法 |
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2016
- 2016-03-29 CN CN201610192334.2A patent/CN105703442A/zh not_active Withdrawn
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |