CN110474390A - 电池均衡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池均衡装置。该均衡装置包括：均衡模组，所述均衡模组包括若干均衡模块，每一所述均衡模块均对应连接一电池，各所述均衡模块用于采集各所述电池的电压信号、并为所述电压信号加载通讯信号；载波转换模块，与均衡模组连接，用于对加载有通讯信号的电压信号进行解调；控制模块，与载波转换模块连接，用于根据解调后的信号输出一组电压调节信号；其中，该组电压调节信号包括分别与各均衡模块相对应的若干个电压调节指令；所述载波转换模块还用于对各所述电压调节指令进行解调；各所述均衡模块均包括一恒流源，各均衡模块还用于根据解调后的电压调节指令控制对应的恒流源为各所述电池提供电压。本申请可降低电池均衡装置的成本。

Description

电池均衡装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池均衡装置。
背景技术
电池作为电动汽车动力的源泉，可为电动汽车提供所需的动力。在电动汽车的行驶过程中，为了使电动汽车的续航能力得到提高，需要对电动汽车的电池进行管理，电池管理系统(Battery Management System，BMS)应运而生，它能够有效的管理汽车电池的充放电过程，使得电池的充放变得更加的合理。
通常在BMS中配置有电池均衡装置，该电池均衡装置在电池充电的过程中，会对其进行均衡控制，从而防止电池过度充电。传统的电池均衡装置，主要包括电池监测器、微处理器、均衡模块、隔离模块，微处理器需要有多个用于通信的通信端口，该通信端口通常需要与电池监测器、均衡模块以及隔离模块连接；由于电池均衡装置通常会包括多节电池、多个均衡模块以及多个隔离模块，所以会导致通信端口的数量非常多，造成整体成本的提高。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种电池均衡装置。
一种电池均衡装置，所述电池均衡装置还包括：
均衡模组，包括若干均衡模块，每一所述均衡模块均对应连接一电池，各所述均衡模块用于采集各所述电池的电压信号、并为所述电压信号加载通讯信号；
载波转换模块，与所述均衡模组连接，用于对加载有通讯信号的电压信号进行解调；
控制模块，与所述载波转换模块连接，用于根据解调后的信号输出一组电压调节信号；其中，该组电压调节信号包括分别与各所述均衡模块相对应的若干个电压调节指令；
所述载波转换模块还用于对各所述电压调节指令进行解调；
各所述均衡模块均包括一恒流源，各所述均衡模块还用于根据解调后的电压调节指令控制对应的恒流源为各所述电池提供电压。
在其中一个实施例中，各所述均衡模块中用于采集各所述电池电压信号的线路与用于为各所述电池提供电压的线路不同。
在其中一个实施例中，各所述均衡模块还包括：
电压采集模块，连接在对应的所述电池的两端，用于采集所述电池的电压信号；
载波控制模块，与所述处理单元连接，用于为所述电压信号加载通讯信号。
在其中一个实施例中，各所述均衡模块还包括：
处理单元，连接在所述电压采集模块与所述载波控制模块之间，用于处理所述电压采集模块采集的电压信号。
在其中一个实施例中，各所述均衡模块还包括：
隔离单元，连接在所述处理单元和所述载波控制模块之间，用于实现所述处理单元与所述载波控制模块之间的电气隔离。
在其中一个实施例中，所述隔离单元包括可控硅输出光耦、三极管输出光耦及继电器输出光耦中的任意一种。
在其中一个实施例中，各所述均衡模块还包括：
电源单元，连接在所述恒流源和所述载波控制模块之间，用于为所述恒流源提供恒定的电压。
在其中一个实施例中，所述电源单元提供的恒定电压为5V。
在其中一个实施例中，所述电池均衡装置还包括：
电源转换模块，与所述载波转换模块连接，用于将各所述电池提供的电压转换后输出至所述载波转换模块。
在其中一个实施例中，经所述电源转换模块转换后的电压为36V。
上述电池均衡装置，通过设置均衡模块采集电池的电压信号同时为电压信号加载通讯信号，同时新增一个载波转换模块用于解调通讯信号，控制模块根据解调后的信号输出一组电压调节信号，以实现控制模块对各均衡模块的控制，从而既可以实现电池均衡管理的功能，还能可以降低装置中用于通信连接接口的数量，进而降低装置的成本；进一步地，通过在均衡模块中设置恒流源，而均衡模块又与电池一一对应连接，可以使得本申请的电池均衡装置能够单独针对一节电池进行电量的补充，实现电池均衡的目的。
附图说明
图1为一实施例中的电池均衡装置的结构示意图；
图2为一实施例中的均衡模块的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
请参阅图1，为一实施例中的电池均衡装置的结构示意图。该电池均衡装置可以包括均衡模组20，载波转换模块30，控制模块40；其中，均衡模组20包括若干均衡模块210，每一所述均衡模块210均对应连接一电池110，若干节电池110串联连接形成一电池模组10；各所述均衡模块210用于采集各所述电池110的电压信号、并为所述电压信号加载通讯信号；如图1所示，以均衡模块210、电池110为例，均衡模块210通过线路L2和L3采集电池两端的电压信号，然后再为采集到的电压信号加载通讯信号，该通讯信号主要用于模块与模块之间的通信；加载有通讯信号的电压信号通过与所述均衡模组20连接的载波转换模块30的解调，传输至控制模块40；控制模块40，根据解调后的信号输出一组电压调节信号；其中，该组电压调节信号包括分别与各所述均衡模块210相对应的若干个电压调节指令；具体地，控制模块40对解调后的电压信号、工作状态等进行综合分析后，输出控制指令，该控制指令为能够进行指令传输的通信指令，其数据帧格式中具有能够执行特定操作的格式和获取参数的格式。示例性地，该数据帧的格式可以为Head+ObjAdd+Cmd+Var1+Var2+Crc16，其中，Head表示帧头，固定为0xfe；ObjAdd表示目标地址；Cmd表示特定操作指令；Var1、Var2表示命令中带的参数1和2；Crc16表示验和；具体地，以指令Fe 33 5a 55 55 00 00为例，对其表示的含义进行说明，该指令表示读取51号从机的参数并且控制它进行均衡。
进一步地，所述载波转换模块30还用于对各所述电压调节指令进行解调，由于均衡模块210不能对控制模块40输出的电压调节指令中携带的特定指令进行识别，所以需要载波转换模块30对电压调节指令进行解调，解调后输出至均衡模块210，均衡模块210根据解调后的电压控制指令执行均衡策略，具体的，以均衡模块210、电池110为例，均衡模块210中包括一恒流源(图1未示)，当均衡策略为均衡模块210对应的电池110需要均衡，其他电池不需要均衡时，则控制均衡模块210中的恒流源为所述电池110提供电压，补充电池110所需的电量。
考虑到传统的电池均衡装置对于电池电压的采集和电池的均衡均通过同一线路，一是可能会对于线路的要求较高，造成成本的提升，而是可能会对采集数据、均衡效果产生影响，本申请的各所述均衡模块210中用于采集各所述电池110电压信号的线路与用于为各所述电池110提供电压的线路不同。如图1所示，本申请中，用于采集各所述电池110电压信号的线路为L2、L3，同时，用于采集电压信号的线路L2、L3的长度非常短，并不会过多的增加整个装置的成本；用于为各所述电池110提供电压的线路为L1、L4，将采集线路和控制线路分开可以避免信号之间的干扰，提高均衡的稳定性和可靠性。
请参阅图2，为一实施例中的均衡模块的结构示意图。以均衡模块210为例，该均衡模块210除了包括一个恒流源211之外，还包括电压采集模块212和载波控制模块214；其中，电压采集模块212连接在所述电池110的两端，用于采集所述电池110的电压信号；载波控制模块214与所述电压采集模块212连接，用于为所述电压信号加载通讯信号。也就是为电压信号加载模拟信号或者数字信号，从而实现数据或者指令的传输。考虑到通过电压采集模块212采集到的信号通常很微弱，所以本申请在电压采集模块212与载波控制模块214之间还设置有处理单元213，用于处理所述电压采集模块212采集的电压信号；此处的处理主要是对电池110的电压信号进行放大。
进一步地，为了实现处理单元213与载波控制单元214之间的电气隔离，本申请的均衡模块210还可以包括隔离单元215，连接在所述处理单元213和所述载波控制模块214之间。具体地，隔离单元215包括可控硅输出光耦、三极管输出光耦及继电器输出光耦中的任意一种，也就是说，隔离单元215可以是可控硅输出光耦，也可以是三极管输出光耦，还可以是继电器输出光耦；本申请优选隔离单元215为三极管输出光耦，从而能够实现电气隔离的同时，还能降低整个电池均衡装置的成本。
更进一步地，请继续参阅图2，均衡模块210还可以包括电源单元216，其主要连接在所述恒流源211和所述载波控制模块214之间，用于为所述恒流源211提供恒定的电压。具体地，所述电源单元216可以为DC/DC电源，其可以为恒流源211提供5V的恒定电压。
在一个实施例中，请参阅图1，该电池均衡装置还可以包括电源转换模块50，与载波转换模块30连接；由于若干节电池110串联连接形成一电池模组10，所以电源转换模块50主要用于将所述电池模组10提供的电压转换后输出至所述载波转换模块30。进一步地，经所述电源转换模块50转换后的电压可以为36V。
以上，结合图1和图2，对本申请的均衡原理进行说明：
电压采集模块212通过线路L2、L3将采集的电池110电压信号传输给处理单元213，处理单元213将电压信号放大后通过隔离单元215传输到载波控制模块214，载波控制模块214对电压信号进行调制，并将调制后的信号通过L5、L6传输至载波转换模块30，载波转换模块30解调后传输至控制模块40；同时载波控制模块214又能将线路L5、L6的控制信号解调后，通过隔离单元215传输给处理单元213，处理单元213能根据线路L5、L6传输的命令来读取电池110的电压，并且控制恒流源211向电池110补充电量，实现均衡电芯的目的；载波控制模块214除了能够调制信号载波的之外，还能将线路L5、L6传输的能量给电源单元216，使电源单元216转换成恒压5V的电源供给处理单元213和恒流源211。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (10)

1.一种电池均衡装置，其特征在于，所述电池均衡装置还包括：
均衡模组，包括若干均衡模块，每一所述均衡模块均对应连接一电池，各所述均衡模块用于采集各所述电池的电压信号、并为所述电压信号加载通讯信号；
载波转换模块，与所述均衡模组连接，用于对加载有通讯信号的电压信号进行解调；
控制模块，与所述载波转换模块连接，用于根据解调后的信号输出一组电压调节信号；其中，该组电压调节信号包括分别与各所述均衡模块相对应的若干个电压调节指令；
所述载波转换模块还用于对各所述电压调节指令进行解调；
各所述均衡模块均包括一恒流源，各所述均衡模块还用于根据解调后的电压调节指令控制对应的恒流源为各所述电池提供电压。
2.根据权利要求1所述的电池均衡装置，其特征在于，各所述均衡模块中用于采集各所述电池电压信号的线路与用于为各所述电池提供电压的线路不同。
3.根据权利要求1所述的电池均衡装置，其特征在于，各所述均衡模块还包括：
电压采集模块，连接在对应的所述电池的两端，用于采集所述电池的电压信号；
载波控制模块，与所述电压采集模块连接，用于为所述电压信号加载通讯信号。
4.根据权利要求3所述的电池均衡装置，其特征在于，各所述均衡模块还包括：
处理单元，连接在所述电压采集模块与所述载波控制模块之间，用于处理所述电压采集模块采集的电压信号。
5.根据权利要求4所述的电池均衡装置，其特征在于，各所述均衡模块还包括：
隔离单元，连接在所述处理单元和所述载波控制模块之间，用于实现所述处理单元与所述载波控制模块之间的电气隔离。
6.根据权利要求5所述的电池均衡装置，其特征在于，所述隔离单元包括可控硅输出光耦、三极管输出光耦及继电器输出光耦中的任意一种。
7.根据权利要求5所述的电池均衡装置，其特征在于，各所述均衡模块还包括：
电源单元，连接在所述恒流源和所述载波控制模块之间，用于为所述恒流源提供恒定的电压。
8.根据权利要求7所述的电池均衡装置，其特征在于，所述电源单元提供的恒定电压为5V。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电池均衡装置，其特征在于，还包括：
电源转换模块，与所述载波转换模块连接，用于将各所述电池提供的电压转换后输出至所述载波转换模块。
10.根据权利要求9所述的电池均衡装置，其特征在于，经所述电源转换模块转换后的电压为36V。
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