CN109066830A - 电池组均衡装置、方法、电池组装置和电池组供电的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电池组均衡装置、方法、电池组装置和电池组供电的装置，其中均衡装置包括主控模块、无线接收模块和无线发射模块；无线接收模块包括N个无线接收单元，N个无线接收单元用于与N个电池单元一一对应连接；无线发射模块包括N个无线发射单元，N个无线发射单元与N个无线接收单元一一对应耦合；主控模块连接于各电池单元以及各无线发射单元，主控模块用于获取各电池单元的参数信息，以及根据参数信息控制相应的无线发射单元发射电磁波；与无线发射单元耦合的无线接收单元获取到电磁波后向相应的电池单元充电。可以同时对多个电池单元充电均衡，电池组均衡更灵活、效率更高、速度更快，而且避免了不必要的能量损耗。

Description

电池组均衡装置、方法、电池组装置和电池组供电的装置
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其涉及电池组均衡装置、方法、电池组装置和电池组供电的装置。
背景技术
随着环保的要求以及电气化水平的提高，电池供电的场合越来越普及。为了保证足够的电压、输出功率和使用时长，通常将单体电池串联、并联为电池组使用。
但是由于制造原因或使用一定次数后老化的原因，单体电池之间往往存在个体的不一致性，会出现在电池组充电过程中或者使用过程中，各单体电池的参数信息不同。如电动汽车、电动无人机、灯具电源等应用的锂电池，一般会采用均衡措施来确保安全性和稳定性。均衡就是利用电子技术，使电池单体电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常使用时不发生损坏。若不进行均衡控制，随着充放电循环的增加，各单体电池电压逐渐分化，使用寿命将大大缩减。
现有的电池均衡一般采用被动式平衡，如多串电池多数采用对电池组内某一电池并联电阻放电的方式的实现电池间的平衡；采用电阻对电池放电实现平衡的方式，用发热方式的消耗电池组内电压较高的电池的电量，浪费较多能量，并且会导致发热，由于发热量大，一定时间内同时进行均衡的电池数目不能太多，因此总的放电功率不能太大，限制了电池均衡的速度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供电池组均衡装置、方法、电池组装置和电池组供电的装置，其能解决现有的电池均衡一般采用被动式平衡，浪费较多能量，并且会导致发热，一定时间内同时进行均衡的电池数目不能太多，限制了电池均衡速度的问题。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
电池组均衡装置，所述电池组包括N个电池单元，N为大于1的自然数；所述电池组均衡装置包括主控模块、无线接收模块和无线发射模块；
所述无线接收模块包括N个无线接收单元，所述N个无线接收单元用于与所述N个电池单元一一对应连接；所述无线发射模块包括N个无线发射单元，所述N个无线发射单元与所述N个无线接收单元一一对应耦合；
所述主控模块连接于各电池单元以及各无线发射单元，所述主控模块用于获取各电池单元的参数信息，以及根据所述参数信息控制相应的无线发射单元发射电磁波；与所述无线发射单元耦合的无线接收单元获取到电磁波后向相应的电池单元充电。
进一步地，所述无线发射单元包括输入端、使能端和发射线圈，所述主控模块通过所述使能端控制所述无线发射单元，所述无线发射单元从所述输入端获取电能，以及通过所述发射线圈发射电磁波。
进一步地，所述无线发射单元还包括控制端，所述控制端连接于所述主控模块，所述主控模块通过所述控制端控制所述发射线圈的发射功率。
进一步地，所述电池组均衡装置还包括电源模块，各无线发射单元的输入端均连接于所述电源模块，各无线发射单元从所述电源模块获取电能。
进一步地，所述电源模块还用于与所述电池组连接，所述电源模块用于从所述电池组获取电能。
进一步地，所述主控模块根据所述参数信息控制一个或多于一个无线发射单元发射电磁波。
电池组均衡方法，所述电池组包括N个电池单元，N为大于1的自然数；所述电池组均衡方法包括以下步骤：
获取各电池单元的参数信息；
根据所述参数信息判断需要均衡的电池单元；
控制与需要均衡电池单元相应的无线充电通道开通，对所述电池单元充电；
根据所述参数信息判断所述电池单元是否需要停止均衡；
若所述电池单元需要停止均衡，则控制与需要停止均衡电池单元相应的无线充电通道关闭。
进一步地，所述无线充电通道包括连接于相应电池单元的无线接收单元，以及与所述无线接收单元耦合的无线发射单元。
电池组装置，包括上述的电池组均衡装置；所述电池组包括N个电池单元，N为大于1的自然数。
电池组供电的装置，包括上述的电池组装置。
相比现有技术，本发明实施例的有益效果在于：通过为电池组中各电池单元设置相应的无线接收单元、无线发射单元组成无线充电通道，在某电池单元需要均衡时，由主控模块开通相应的无线充电通道对该电池单元充电，实现均衡；无线充电过程发热量很小，因此可以同时对多个电池单元充电均衡，电池组均衡更灵活、效率更高、速度更快，而且避免了不必要的能量损耗。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的电池组装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的电池组均衡方法的流程示意图。
图中：10、电池组；BAT、电池单元；100、电池组均衡装置；110、主控模块；120、无线接收模块；130、无线发射模块；140、电源模块；TX、无线发射单元；coil_t、发射线圈；Vin、输入端；EN、使能端；Iset、控制端；RX、无线接收单元；coil_r、接收线圈。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一
如图1为电池组装置的结构示意图。
如图1所示，电池组装置包括电池组10和电池组均衡装置100。在本实施例中，电池组10包括N个电池单元BAT，N为大于1的自然数。
各电池单元BAT包括至少一个单体电池。作为优选的实施方式，各电池单元BAT均包括若干串联的单体电池，例如16节串联的锂电池电芯，因此各电池单元BAT可以输出较大的电压。
作为优选的实施方式，N个电池单元BAT相互并联，因此电池组10的总电量较大，可以保证足够的续航时间。
如图1所示，电池组均衡装置100包括主控模块110、无线接收模块120和无线发射模块130。
示例性的，主控模块110包括电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)，如电动汽车的电池管理系统；或者主控模块110为电池管理系统的一部分。
无线接收模块120包括N个无线接收单元RX。N个无线接收单元RX用于与N个电池单元BAT一一对应连接。
作为优选的实施方式，无线接收单元RX包括接收线圈coil_r和无线接收电路。无线接收电路可将接收线圈coil_r感应到的无线电转换为电能输出至与该无线接收电路连接的电池单元BAT；无线接收电路本身可以通过现有技术实现。
无线发射模块130包括N个无线发射单元TX。N个无线发射单元TX与N个无线接收单元RX一一对应耦合，形成N个无线充电通道。
作为优选的实施方式，无线发射单元TX包括发射线圈coil_t和无线发射电路。无线发射电路可将获取的电能通过发射线圈coil_t以电磁波的形式发送出去。
作为优选的实施方式，无线发射电路包括输入端Vin和使能端EN。主控模块110通过使能端EN控制无线发射单元TX，如果主控模块110向某无线发射单元TX的使能端EN输出使能信号，那么该无线发射单元TX的无线发射电路将获取的电能通过发射线圈coil_t以电磁波的形式发送出去。因此主控模块110通过使能端EN控制无线发射单元TX，以使无线发射单元TX从输入端Vin获取电能，以及通过发射线圈coil_t发射电磁波。
若某一无线发射单元TX通过发射线圈coil_t发射电磁波，则与该无线发射单元TX耦合的无线接收单元RX就可以感应该电磁波，即该无线充电通道开通，无线接收单元RX向与其连接的电池单元BAT充电。
主控模块110连接于各电池单元BAT以及各无线发射单元TX。主控模块110用于获取各电池单元BAT的参数信息，以及根据参数信息控制相应的无线发射单元TX发射电磁波。参数信息包括电池单元BAT的电压和/或电量，主控模块110获取电池单元BAT的电压和/或电量可以通过现有技术实现，在此不做赘述。
作为优选的实施方式，若某电池单元BAT的电压/电量低于至少一个其他电池单元BAT的电压/电量时，该电池单元BAT为需要均衡的电池单元BAT；若有多个电池单元BAT的电压/电量均低于其他电池单元BAT的电压/电量时，所述多个电池单元BAT均为需要均衡的电池单元BAT。
若主控模块110根据参数信息判断存在一个或多于一个需要均衡的电池单元BAT，则主控模块110控制与所述一个或多于一个需要均衡的电池单元BAT相应的无线发射单元TX发射电磁波；与相应无线发射单元TX耦合的无线接收单元RX获取到电磁波后向相应的电池单元BAT充电，即相应的无线充电通道开通，各无线接收单元RX向与所述一个或多于一个需要均衡的电池单元BAT充电，以实现对需要均衡电池单元BAT的增量式均衡。
本发明实施例提供的电池组均衡装置100和电池组装置，通过为电池组10中各电池单元BAT设置相应的无线接收单元RX、无线发射单元TX组成无线充电通道，在某电池单元BAT需要均衡时，由主控模块110开通相应的无线充电通道对该电池单元BAT充电，实现均衡；无线充电过程发热量很小，因此可以同时对多个电池单元BAT充电均衡，电池组10均衡更灵活、效率更高、速度更快，而且避免了不必要的能量损耗。
作为优选的实施方式，主控模块110实时或定时获取各电池单元BAT的参数信息，当判断到某电池单元BAT需要停止均衡，则控制与需要停止均衡的电池单元BAT相应的无线充电通道关闭，即通过使能端EN控制无线发射单元TX停止发出电磁波。
作为优选的实施方式，无线发射单元TX还包括控制端Iset，控制端Iset连接于主控模块110，主控模块110通过控制端Iset控制发射线圈coil_t的发射功率。
例如，当主控模块110根据电池单元BAT的参数信息判断到某电池单元BAT的电压/电量与其他电池单元BAT相差较大时，通过控制端Iset控制无线发射单元TX的发射线圈coil_t发射较大的功率，以快速对该电池单元BAT充电，提升均衡效率。当有多个电池单元BAT需要均衡时，主控模块110通过相应的控制端Iset调整相应的多个无线发射单元TX发出较小功率的电磁波，以减轻为无线发射单元TX供电的电源的压力；主控模块110还可动态调整各无线发射单元TX的功率，已提升电池组10整体均衡的速度。
N个无线发射单元TX既可以分别从相应的电源获取电能，也可以均从同一电源获取电能。
作为优选的实施方式，电池组均衡装置100还包括电源模块140，各无线发射单元TX的输入端Vin均连接于电源模块140，各无线发射单元TX从电源模块140获取电能。
在本实施例中，如图1所示，电源模块140还用于与电池组10连接，电源模块140用于从电池组10获取电能。电源模块140从电池组10获取电能，然后通过相应的无线充电通道向需要均衡的电池单元BAT进行充电，因此不需要额外的电源。
本发明实施例提供的电池组装置可用于电动汽车、无人机、灯具等需要多单体电池供电的装置，因此，本发明实施例还提供了：
电池组供电的装置，包括前述的电池组装置。
本发明实施例提供的电池组供电的装置，通过为电池组10中各电池单元BAT设置相应的无线接收单元RX、无线发射单元TX组成无线充电通道，在某电池单元BAT需要均衡时，由主控模块110开通相应的无线充电通道对该电池单元BAT充电，实现均衡；无线充电过程发热量很小，因此可以同时对多个电池单元BAT充电均衡，电池组10均衡更灵活、效率更高、速度更快，而且避免了不必要的能量损耗。
实施例二
如图2为电池组均衡方法的流程示意图，用于对电池组10进行均衡。电池组10包括N个电池单元BAT，N为大于1的自然数。
电池组均衡方法包括以下步骤：
S110、获取各电池单元BAT的参数信息。
S120、根据所述参数信息判断需要均衡的电池单元BAT。
S130、控制与需要均衡的电池单元BAT相应的无线充电通道开通，对所述电池单元BAT充电。
作为优选的实施方式，无线充电通道包括连接于相应电池单元BAT的无线接收单元RX，以及与所述无线接收单元RX耦合的无线发射单元TX。
S140、根据所述参数信息判断所述电池单元BAT是否需要停止均衡。
S150、若所述电池单元BAT需要停止均衡，则控制与需要停止均衡的电池单元BAT相应的无线充电通道关闭。
本发明实施例提供的电池组均衡方法可由实施例一中的主控模块110执行。本实施例中的方法与前述实施例中的电池组均衡装置100是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对电池组均衡装置100的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的方法的实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。
本发明实施例提供的电池组均衡方法，通过为电池组10中各电池单元BAT设置相应的无线充电通道，在某电池单元BAT需要均衡时，由主控模块110开通相应的无线充电通道对该电池单元BAT充电，实现均衡；无线充电过程发热量很小，因此可以同时对多个电池单元BAT充电均衡，电池组10均衡更灵活、效率更高、速度更快，而且避免了不必要的能量损耗。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.电池组均衡装置，所述电池组包括N个电池单元，N为大于1的自然数；其特征在于：所述电池组均衡装置包括主控模块、无线接收模块和无线发射模块；
所述无线接收模块包括N个无线接收单元，所述N个无线接收单元用于与所述N个电池单元一一对应连接；所述无线发射模块包括N个无线发射单元，所述N个无线发射单元与所述N个无线接收单元一一对应耦合；
所述主控模块连接于各电池单元以及各无线发射单元，所述主控模块用于获取各电池单元的参数信息，以及根据所述参数信息控制相应的无线发射单元发射电磁波；与所述无线发射单元耦合的无线接收单元获取到电磁波后向相应的电池单元充电。
2.如权利要求1所述的电池组均衡装置，其特征在于：所述无线发射单元包括输入端、使能端和发射线圈，所述主控模块通过所述使能端控制所述无线发射单元，所述无线发射单元从所述输入端获取电能，以及通过所述发射线圈发射电磁波。
3.如权利要求2所述的电池组均衡装置，其特征在于：所述无线发射单元还包括控制端，所述控制端连接于所述主控模块，所述主控模块通过所述控制端控制所述发射线圈的发射功率。
4.如权利要求2所述的电池组均衡装置，其特征在于：还包括电源模块，各无线发射单元的输入端均连接于所述电源模块，各无线发射单元从所述电源模块获取电能。
5.如权利要求4所述的电池组均衡装置，其特征在于：所述电源模块还用于与所述电池组连接，所述电源模块用于从所述电池组获取电能。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电池组均衡装置，其特征在于：所述主控模块根据所述参数信息控制一个或多于一个无线发射单元发射电磁波。
7.电池组均衡方法，所述电池组包括N个电池单元，N为大于1的自然数；其特征在于，所述电池组均衡方法包括以下步骤：
获取各电池单元的参数信息；
根据所述参数信息判断需要均衡的电池单元；
控制与需要均衡电池单元相应的无线充电通道开通，对所述电池单元充电；
根据所述参数信息判断所述电池单元是否需要停止均衡；
若所述电池单元需要停止均衡，则控制与需要停止均衡电池单元相应的无线充电通道关闭。
8.如权利要求7所述的电池组均衡方法，其特征在于：所述无线充电通道包括连接于相应电池单元的无线接收单元，以及与所述无线接收单元耦合的无线发射单元。
9.电池组装置，其特征在于：包括电池组和如权利要求1-6中任一项所述的电池组均衡装置；所述电池组包括N个电池单元，N为大于1的自然数。
10.电池组供电的装置，其特征在于：所述电池组供电的装置包括如权利要求9所述的电池组装置。
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