CN108551180A - 电池均衡方法及均衡器 - Google Patents

电池均衡方法及均衡器 Download PDF

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CN108551180A CN201810246395.1A CN201810246395A CN108551180A CN 108551180 A CN108551180 A CN 108551180A CN 201810246395 A CN201810246395 A CN 201810246395A CN 108551180 A CN108551180 A CN 108551180A
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陈娟
侯朝勇
渠展展
官亦标
李松
汪奂伶
胡娟
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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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Abstract

本发明提供了一种电池均衡方法及均衡器，其中，电池均衡方法，包括如下步骤：将偶数个串联的电池块由中间分开，分为包含相同数量的所述电池块的第一连续分组和第二连续分组；检测每一个所述电池块的性能参数，并判断其状态，确定需均衡的第一电池块，其中，所述第一电池块位于所述第一连续分组；若所述第一电池块过放电，将所述第二连续分组的部分能量转移至所述第一电池块上；若所述第一电池块过充电，将所述第一连续分组的部分能量转移至所述第二连续分组中的第二电池块上。本发明将电池组分为两个连续分组，通过其中一个连续分组给另外一个连续分组中的电池块均衡，确保了能量转移的不停顿，提高了均衡效率。

Description

电池均衡方法及均衡器
技术领域
本发明涉及电池均衡器技术领域，尤其是高效均衡的锂离子电池均衡方法及均衡器，可以应用于锂电池的出厂分选、锂电池包的日常维护保养、锂离子电池的梯次利用等诸多技术场合。
背景技术
很多系统使用到电池组，所述电池组多采用多个电池块串联而成。由于各电池块在制造、初始容量、电压、内阻以及电池组中温度等方面均不完全相同，在使用过程中，会造成某电池块的过充电和过放电现象。放电过程中，个别电池块的容量比其它电池块都低，其电量首先放完，同时，由于该电池块的电压低，又丧失了放电的能力，这时它就成为了一个用电器，其余尚有容量的电池块就串联起来给它充电，出现电池块的反极现象，使得整个电池组不能够正常工作，同时对反极的电池块寿命造成极大的影响。另外，在充电过程中，首先放完电的电池块，又会首先被充满，这样就会出现过充电现象，使得整个电池组不能正常被充满电。实际上一组电池组中的实际放出的容量是由实际容量最小的那块电池块所决定的，即该电池块容量告罄时，其他电池块无法继续工作。充电过程中也是如此。因此，电池块间的不均衡性是影响电池组工作的一个非常有害的因素，对电池组进行均衡控制是十分有必要。
公开号为CN101740827B的中国专利，公开了一种锂离子动力电池的主动均衡系统，包括由多个电池单体串联组成的电池模块B，变压器T的初级线圈L通过总开关S接电池模块B的正、负极，变压器T的各个次级线圈分别通过各个分开关接在各个电池单体的正、负极上，总开关S跨接在主控芯片MCU的信号输入端和接地端之间，采样处理电路接在主控芯片MCU的信号输入端和总开关S之间。利用电感效应，通过电能——磁能——电能的转换完成相互充电或放电的过程，实现了对电池单体电量的上限或下限均衡的功能。
该主动均衡系统在控制上缺乏策略，初级线圈的充电和次级线圈的放电过程不能同时进行，效率相对较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电池均衡方法及均衡器，均衡过程中，能量转移不停顿，提高均衡效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池均衡方法，包括如下步骤：
将偶数个串联的电池块由中间分开为第一连续分组和第二连续分组，其中，所述第一连续分组和第二连续分组包含相同数量的所述电池块；
检测每一个所述电池块的性能参数，依据所述性能参数确定需均衡的第一电池块及其状态，其中，所述第一电池块位于所述第一连续分组；
依据需均衡的电池块的状态，将所述第二连续分组的部分能量转移至所述第一电池块上，或，将所述第一连续分组的部分能量转移至所述第二连续分组中的第二电池块上。
进一步地，所述性能参数为电压或SOC(State of Charge，荷电状态)。
进一步地，所述状态为过充电或过放电，若所述第一电池块过放电，将所述第二连续分组的部分能量转移至所述第一电池块上；若所述第一电池块过充电，将所述第一连续分组的部分能量转移至所述第二连续分组中的第二电池块上。
进一步地，所述第二电池块的所述性能参数数值在所述第二连续分组中最低。
本发明还提供了一种电池均衡器，包括：
能量转换器，其输出端分别通过第一开关与电池组中的每一个电池块的正极和负极连接，所述电池组由偶数个所述电池块串联而成；
选择电路，用于将所述电池组由中间分开为等量电池块的两个连续分组，并将其中一个连续分组的正、负极连接至所述能量转换器的输入端；
检测和控制单元，用于检测每一个所述电池块的性能参数，根据检测到的性能参数控制所述第一开关动作，以及根据检测到的性能参数控制所述选择电路做出选择。
进一步地，所述选择电路包括：
第二开关，设置于所述能量转换器的正极输入端、所述电池组的正极以及所述电池组的中间节点之间，用于连接所述正极输入端和所述电池组的正极，或用于连接所述正极输入端和所述中间节点；
第三开关，设置于所述能量转换器的负极输入端、所述电池组的负极以及所述中间节点之间，用于连接所述负极输入端和所述电池组的负极，或用于连接所述负极输入端和所述中间节点。
进一步地，所述检测和控制单元，用于检测每一个所述电池块的性能参数，根据检测到的性能参数生成用于驱动所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关所需的驱动信号，并控制第一开关、所述第二开关和所述第三开关的驱动。
进一步地，所述性能参数为电压或SOC。
进一步地，所述能量转换器为恒流源。
本发明提供的电池均衡方法及均衡器，将电池组分为两个连续分组，通过其中一个连续分组给另外一个连续分组中的电池块均衡，确保了能量转移的不停顿，提高了均衡效率。
附图说明
图1是本发明电池均衡器实施例一的结构框图；
图2是本发明电池均衡器实施例一的电路结构简图；
图3是本发明电池均衡器实施例二的电路结构简图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一：
一种电池均衡器，如图1和图2所示，包括：
恒流源，其输出端分别通过第一开关与电池组中的每一个电池块的正极和负极连接，本实施例中，第一开关为双刀开关，其控制电池块正负极两端的通断，所述电池组由2n(其中n≥1，n为整数)个所述电池块串联而成，为便于描述，将电池块分别编号，依次为B1、B2……B2n；第一开关分别编号，依次为SW1、SW2……SW2n。
选择电路，用于将所述电池组由中间分开，分为等量的两个连续分组，第一连续分组包括B1、B2……Bn，第二连续分组包括Bn+1、Bn+2……B2n，并将其中一个连续分组的正、负极连接至所述恒流源的输入端。本实施例的一可选实施方式中，选择电路包括：第二开关SWhalf1，设置于所述恒流源的正极输入端、所述电池组的正极以及所述电池组的中间节点之间，用于连接所述正极输入端和所述电池组的正极，或用于连接所述正极输入端和所述中间节点；第三开关SWhalf2，设置于所述恒流源的负极输入端、所述电池组的负极以及所述中间节点之间，用于连接所述负极输入端和所述电池组的负极，或用于连接所述负极输入端和所述中间节点。
检测和控制单元，用于检测每一个所述电池块的性能参数，根据检测到的性能参数控制所述第一开关动作，以及根据检测到的性能参数控制所述选择电路做出选择。本实施例的一可选实施方式中，性能参数为电压或SOC。
一种对应上述电池均衡器的电池均衡方法，包括如下步骤：
将偶数个串联的电池块由中间分开，分为包含相同数量的所述电池块的第一连续分组和第二连续分组；
检测每一个所述电池块的性能参数，并判断其状态，确定需均衡的第一电池块，其中，所述第一电池块位于所述第一连续分组；
若所述第一电池块过放电，将所述第二连续分组的部分能量转移至所述第一电池块上；若所述第一电池块过充电，将所述第一连续分组的部分能量转移至所述第二连续分组中的第二电池块上。
优选地，所述性能参数为电压或SOC。
优选地，在所述第二连续分组中，所述第二电池块的所述性能参数的数值最低。
为便于理解本实施例中均衡方法，现举例说明：
1.电池块过放电的均衡方法：
检测和控制单元检测每一个电池块电压，若第一连续分组中的电池块B2过放电，检测和控制单元控制第一开关SW2闭合，将电池块B2并联至恒流源的输出端，并同时控制第二开关SWhalf1连接恒流源的正极输入端和中间节点，并同时控制第三开关SWhalf2连接恒流源的负极输入端和电池组的负极，将第二连续分组并联至横流源的输入端，从而实现第二连续分组给电池块B2充电。
检测和控制单元检测每一个电池块电压，若第二连续分组中的电池块Bn+2过放电，检测和控制单元控制第一开关SWn+2闭合，将电池块Bn+2并联至恒流源的输出端，并同时控制第二开关SWhalf1连接恒流源的正极输入端和电池组正极，并同时控制第三开关SWhalf2连接恒流源的负极输入端和中间节点，将第一连续分组并联至横流源的输入端，从而实现第一连续分组给电池块Bn+2充电。
2.电池块过充电的均衡方法：
检测和控制单元检测每一个电池块电压，若第一连续分组中的电池块B2过充电，检测和控制单元控制第一开关SWn+1、SW n+2……SW2n中的任一个闭合，将电池块Bn+1、Bn+2……B2n中的任一个并联至恒流源的输出端，并同时控制第二开关SWhalf1连接恒流源的正极输入端和电池组正极，并同时控制第三开关SWhalf2连接恒流源的负极输入端和中间节点，将第一连续分组并联至横流源的输入端，从而实现第一连续分组给第二连续分组中的任一个电池块充电，从而将电池块B2中的能量转移走。优选地，将第一连续分组的能量转移到第二分组中电压较低的电池块上。
检测和控制单元检测每一个电池块电压，若第二连续分组中的电池块Bn+2过充电，检测和控制单元控制第一开关SW1、SW2……SWn中的任一个闭合，将电池块B1、B2……Bn中的任一个并联至恒流源的输出端，并同时控制第二开关SWhalf1连接恒流源的正极输入端和中间节点，并同时控制第三开关SWhalf2连接恒流源的负极输入端和电池组负极，将第二连续分组并联至横流源的输入端，从而实现第二连续分组给第一连续分组中的任一个电池块充电，从而将电池块Bn+2中的能量转移走。优选地，将第二连续分组的能量转移到第一分组中电压较低的电池块上。
本实施例中，省去了均衡能量预存储过程(在传统方案中该过程执行时被均衡的电池块是断开状态)，从而提高了均衡效率。
提高均衡效率具体分析如下：
本实施例中，将电池组分成两个连续分组分别给在不同组的电池均衡，本专利不仅保护上面的案例，同样保护将电池组任意分成m(m>＝2，m为整数)组，有策略地选择其中的某一组给单体均衡，或者同时选择某几组给某几个单体均衡，其中每一组的电池个数大于等于两个，串联电池单体的总数为N(N>＝2)即：
B1、B2……Bj；(j个单体为一组)
Bj+1、Bj+2……Bj+k；(k个单体为一组)
……
BN-h+1、BN-h+2……BN。(h个单体为一组)
其中j+k+……+h＝N,并且j>＝2,k>＝2,h>＝2，均为整数。
理论上只要工程设计允许分组越多，同时均衡的电池单体个数越多，则均衡效率越高。假设均衡系统中的能量转换装置没有损耗，将能量100％转化成单体的均衡能量，总的均衡时间为T，其中包括为转换装置充电的时间TC和有效均衡时间TD，所以
T＝TC+TD (1)
均衡能量转移总量为Q，如果均衡效率η定义为单位时间内转换的能量，η越大则均衡效率越高：
η＝Q/T (2)
传统的均衡效率：
η1＝Q/(TC+TD) (3)
本实施例中给均衡器的能量转换装置充电时间为0，所以本实施例中均衡效率：
η2＝Q/(0+TD) (4)
综上，η2>η1，所以，本实施例提高了系统的均衡效率。
如果系统将电池组按照上面描述的规则分成m个连续分组，合理安排其中的x个连续分组给x个单体充电，同样转移均衡能量为Q，则需要的时间为t，x个连续分组的均衡效率为η3。
t＝TD/x (5)
η3＝Q/t＝Qx/TD (6)
综上，有η3>η2>η1，可见合理分组控制的方法能够提高均衡效率。但是在实践过程中还要考虑空间大小，设计成本以及散热效率等实际问题综合确定设计方案。
实施例二：
实施例一中，能量转换器选用恒流源，本实施例中，能量转换器选用变压器。如图3所示，一种电池均衡器，包括：
变压器，其次级线圈的两端通过第一开关与电池组中的每一个电池块的正极和负极连接，所述电池组由偶数个所述电池块串联而成；
选择电路，用于将所述电池组由中间分开，分为等量的两个连续分组，并将其中一个连续分组的正、负极连接至所述变压器的初级线圈两端；
检测和控制单元，用于检测每一个所述电池块的性能参数，根据检测到的性能参数控制所述第一开关动作，以及根据检测到的性能参数控制所述选择电路做出选择。
本实施例的一可选实施方式中，所述选择电路包括：
第二开关，设置于所述变压器初级线圈的第一端、所述电池组的正极以及所述电池组的中间节点之间，用于连接所述变压器次级线圈的第一端和所述电池组的正极，或用于连接所述变压器次级线圈的第一端和所述中间节点；
第三开关，设置于所述变压器初级线圈的第二端、所述电池组的负极以及所述中间节点之间，用于连接所述变压器初级线圈的第二端和所述电池组的负极，或用于连接所述变压器初级线圈的第二端和所述中间节点。
本实施例的一可选实施方式中，所述性能参数为电压或SOC。
本实施例中的均衡方法同实施例一相同，此处不再赘述。
本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种电池均衡方法，其特征在于，
将偶数个串联的电池块由中间分开为第一连续分组和第二连续分组，其中，所述第一连续分组和第二连续分组包含相同数量的所述电池块；
检测每一个所述电池块的性能参数，依据所述性能参数确定需均衡的第一电池块及其状态，其中，所述第一电池块位于所述第一连续分组；
依据所述第一电池块的状态，将所述第二连续分组的部分能量转移至所述第一电池块上，或，将所述第一连续分组的部分能量转移至所述第二连续分组中的第二电池块上。
2.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，所述性能参数为电压或荷电状态SOC。
3.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，所述状态为过充电或过放电，若所述第一电池块过放电，将所述第二连续分组的部分能量转移至所述第一电池块上；若所述第一电池块过充电，将所述第一连续分组的部分能量转移至所述第二连续分组中的第二电池块上。
4.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，所述第二电池块的所述性能参数数值在所述第二连续分组中最低。
5.一种电池均衡器，其特征在于，包括：
能量转换器，其输出端分别通过第一开关与电池组中的每一个电池块的正极和负极连接，所述电池组由偶数个所述电池块串联而成；
选择电路，用于将所述电池组由中间分开为等量电池块的两个连续分组，并将其中一个连续分组的正、负极连接至所述能量转换器的输入端；
检测和控制单元，用于检测每一个所述电池块的性能参数，根据检测到的性能参数控制所述第一开关动作，以及根据检测到的性能参数控制所述选择电路做出选择。
6.如权利要求5所述的电池均衡器，其特征在于，所述选择电路包括：
第二开关，设置于所述能量转换器的正极输入端、所述电池组的正极以及所述电池组的中间节点之间，用于连接所述正极输入端和所述电池组的正极，或用于连接所述正极输入端和所述中间节点；
第三开关，设置于所述能量转换器的负极输入端、所述电池组的负极以及所述中间节点之间，用于连接所述负极输入端和所述电池组的负极，或用于连接所述负极输入端和所述中间节点。
7.如权利要求6所述的电池均衡器，其特征在于，所述检测和控制单元，用于检测每一个所述电池块的性能参数，根据检测到的性能参数生成用于驱动所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关所需的驱动信号，并控制第一开关、所述第二开关和所述第三开关的驱动。
8.如权利要求5所述的电池均衡器，其特征在于，所述性能参数为电压或荷电状态SOC。
9.如权利要求5所述的电池均衡器，其特征在于，所述能量转换器为恒流源。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109888861A (zh) * 2019-01-30 2019-06-14 苏州力神能源科技有限公司 大容量电池组主动大电流均衡系统和充电方法
CN113783273A (zh) * 2021-11-15 2021-12-10 湖南九州节能科技有限公司 一种电池串快速自均衡充放电保护电路及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102496983A (zh) * 2011-11-30 2012-06-13 凯迈(洛阳)电子有限公司 一种大电流动力电池双向均衡方法及均衡器
CN102522790A (zh) * 2011-12-05 2012-06-27 中电普瑞科技有限公司 一种串联电池组均衡装置
CN107154656A (zh) * 2017-05-05 2017-09-12 安徽锐能科技有限公司 电池组之间的电量均衡装置及方法
CN206977099U (zh) * 2017-06-16 2018-02-06 湖北汽车工业学院 一种电池组主动均衡系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102496983A (zh) * 2011-11-30 2012-06-13 凯迈(洛阳)电子有限公司 一种大电流动力电池双向均衡方法及均衡器
CN102522790A (zh) * 2011-12-05 2012-06-27 中电普瑞科技有限公司 一种串联电池组均衡装置
CN107154656A (zh) * 2017-05-05 2017-09-12 安徽锐能科技有限公司 电池组之间的电量均衡装置及方法
CN206977099U (zh) * 2017-06-16 2018-02-06 湖北汽车工业学院 一种电池组主动均衡系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109888861A (zh) * 2019-01-30 2019-06-14 苏州力神能源科技有限公司 大容量电池组主动大电流均衡系统和充电方法
CN113783273A (zh) * 2021-11-15 2021-12-10 湖南九州节能科技有限公司 一种电池串快速自均衡充放电保护电路及控制方法
CN113783273B (zh) * 2021-11-15 2022-04-15 湖南九州节能科技有限公司 一种电池串快速自均衡充放电保护电路及控制方法

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