CN112234679A - 一种电池组均衡电路及其均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电池组均衡电路及其均衡方法。该电池组均衡电路包括至少一个均衡电路单元,均衡电路单元包括:第一端、第二端和第三端;串联连接于第一端与第二端之间的第一开关和第二开关,连接于第一开关和第二开关的公共连接端与第三端之间的电感性元件;均衡电路单元连接至串联连接至少两个电池,均衡电路单元的第一端连接一电池的正极,均衡电路单元的第二端连接另一电池的负极;均衡电路单元的第一端和第二端之间所连接的电池为偶数,均衡电路单元的第三端连接至第一端和第二端之间的两个电池的公共连接电极,且第一端与第三端之间、第二端与第三端之间所间隔的电池数量相等,实现提高电池能量的利用效率的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电池管理技术领域,尤其涉及一种电池组均衡电路及其均衡方法。
背景技术
为了符合科学实用理念和能源高效利用的发展理念,在电池管理技术领域中,通过设计均衡电路来提高电池能量的利用效率。
现有的均衡电路设计通常为多准则电感式主动均衡电路,其主要以电感作为能量转移的媒介,使用单个MOSFET晶体管控制均衡路径的通断。由于部分均衡路径需要通过MOSFET晶体管的寄生二极管实现,然而由于MOSFET晶体管的寄生二极管的存在,导致与某些电池形成回路,通过MOSFET晶体管的寄生二极管形成的均衡路径,其均衡电流小,进而直接降低电池能量的利用效率。
发明内容
本发明提供一种电池组均衡电路及其均衡方法,以提高均衡电路均衡电流的能力,提高电池能量利用效率。
第一方面,本发明实施例提供了一种电池组均衡电路,该电池组均衡电路包括至少一个均衡电路单元,所述均衡电路单元包括:第一端、第二端和第三端;串联连接于第一端与第二端之间的第一开关和第二开关,连接于所述第一开关和所述第二开关的公共连接端与所述第三端之间的电感性元件;
所述均衡电路单元连接至串联连接至少两个电池,所述均衡电路单元的第一端连接一所述电池的正极,所述均衡电路单元的第二端连接另一所述电池的负极;所述均衡电路单元的第一端和第二端之间所连接的电池数量为偶数,所述均衡电路单元的第三端连接至所述第一端和所述第二端之间的两个所述电池的公共连接电极,且所述第一端与所述第三端之间、所述第二端与所述第三端之间所间隔的电池数量相等。
可选地,所述第一开关包括串联连接的第一晶体管和第二晶体管,所述第一晶体管的第一端与所述第一端电连接,所述第一晶体管的第二端与所述第二晶体管的第一端电连接,所述第二晶体管的第二端与所述第二开关电连接。
可选地,所述第一开关还包括第一二极管和第二二极管,所述第一二极管的阴极与所述第一晶体管的第一端电连接,所述第一二极管的阳极与所述第一晶体管的第二端电连接,所述第二二极管的阳极与所述第二晶体管的第一端电连接,所述第二二极管的阴极与所述第二晶体管的第二端电连接。
可选地,所述第一晶体管和所述第二晶体管为MOSFET驱动晶体管。
可选地,所述第一开关与所述第二开关相同。
可选地,还包括控制模块,所述控制模块分别与所述第一开关和所述第二开关电连接。
可选地,所述控制模块为阵列驱动IC芯片。
可选地,包括三个所述均衡电路单元,三个所述均衡电路单元连接至串联连接至少四个电池,其中,第一个所述均衡电路单元的第一端连接第一个所述电池的正极,第一个所述均衡电路单元的第二端连接第二个所述电池的负极;第二个所述均衡电路单元的第一端连接第三个所述电池的正极,第二个所述均衡电路单元的第二端连接第四个所述电池的负极;第三个所述均衡电路单元的第一端连接第一个所述电池的正极,第三个所述均衡电路单元的第二端连接第四个所述电池的负极,第三个所述均衡电路单元的第三端连接第二个所述电池的负极。
可选地,包括六个所述均衡电路单元,六个所述均衡电路单元连接至串联连接至少五个电池,其中,第四个所述均衡电路单元的第一端连接第二个所述电池的正极,第四个所述均衡电路单元的第二端连接至第三个所述电池的负极;第五个所述均衡电路单元的第一端连接第四个所述电池的正极,第五个所述均衡电路单元的第二端连接第五个所述电池的负极;第六个所述均衡电路单元的第一端连接第二个所述电池的正极,第六个所述均衡电路单元的第二端连接第五个所述电池的负极。
第二方面,本发明实施例还提供了一种电池组均衡电路的均衡方法,该均衡方法由第一方面所述的电池组均衡电路执行,所述均衡方法包括:
根据所述电池的电量信息控制所述第一开关和/或所述第二开关的导通或者关断控制所述电池的充放电。
本发明通过提供一种电池组均衡电路,该电池组均衡电路包括至少一个均衡电路单元,均衡电路单元包括:第一端、第二端和第三端;串联连接于第一端与第二端之间的第一开关和第二开关,连接于第一开关和第二开关的公共连接端与第三端之间的电感性元件;均衡电路单元连接至串联连接至少两个电池,均衡电路单元的第一端连接一电池的正极,均衡电路单元的第二端连接另一电池的负极;均衡电路单元的第一端和第二端之间所连接的电池为偶数,均衡电路单元的第三端连接至第一端和第二端之间的两个电池的公共连接电极,且第一端与第三端之间、第二端与第三端之间所间隔的电池数量相等。解决现有技术中存在均衡电流小、电池能量利用率低的问题,通过该电池组均衡电路实现提高电池能量的利用效率的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种电池组均衡电路的结构示意图;
图2是本发明实施例二中的一种电池组均衡电路的结构示意图;
图3是本发明实施例三中的一种电池组均衡电路的结构示意图;
图4是本发明实施例四中的一种电池组均衡电路的结构示意图;
图5是本发明实施例五中的一种电池组均衡电路的均衡方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一中提供的一种电池组均衡电路的结构示意图。参考图1,该电池组均衡电路包括至少一个均衡电路单元10,均衡电路单元10包括:第一端A1、第二端A2和第三端A3;串联连接于第一端A1与第二端A2之间的第一开关11和第二开关12,连接于第一开关11和第二开关12的公共连接端与第三端A3之间的电感性元件L0;
均衡电路单元10连接至串联连接至少两个电池,如图1中串联连接的第一个电池B1和第二个电池B2,均衡电路单元10的第一端A1连接一电池B1的正极,均衡电路单元10的第二端A2连接另一电池B2的负极;均衡电路单元10的第一端A1和第二端A2之间所连接的电池数量为偶数,均衡电路单元10的第三端A3连接至第一端A1和第二端A2之间的两个电池的公共连接电极,且第一端A1与第三端A3之间、第二端A2与第三端A3之间所间隔的电池数量相等。
其中,还包括控制芯片,例如单片机。控制芯片与第一开关11和第二开关12电连接,用于控制第一开关11和/或第二开关12的导通或者关断。
在本实施例的技术方案中,该电池组均衡电路的实现过程为:参考图1,在充放电过程中,当电池B1的电量低于电池B2的电量,且达到电池电量充电要求时,控制第二开关12闭合且第一开关11断开,使电池B2通过第二开关12给电感性元件L0充电,此时,电池B2、第二开关12和电感性元件L0形成充电回路,充电一段时间后控制第二开关12完全断开,并控制第一开关11闭合,使电感性元件L0放电给电池B1充电,使电感性元件L0、第一开关11和电池B1形成新的充电回路,直到电池B1电量达到充电要求电量时再控制第一开关11完全断开。其中,通过控制第二开关12完全断开,有利于阻断电感性元件L0放出的电能流向由电池B2、第二开关12和电感性元件L0形成充电回路,从而可以保证电感性元件L0输出的电能全部输出到电感性元件L0、第一开关11和电池B1形成的充电回路,保证第一开关11的过流能力,进而提高均衡电流的大小,提高电池能量的利用效率。
反过来,当电池B2的电量低于电池B1的电量,且达到电池电量充电要求时,控制第一开关11闭合且控制第二开关12断开,使电池B1通过第一开关11给电感性元件L0充电,此时,电池B1、第一开关11和电感性元件L0形成充电回路,充电一段时间后控制第一开关11完全断开,并控制第二开关12闭合,使电感性元件L0放电给电池B2充电,使电感性元件L0、第二开关12和电池B2形成新的充电回路,直到电池B2电量达到充电要求电量时再控制第二开关12完全断开。
本实施例的技术方案,通过提供一种电池组均衡电路,该电池组均衡电路包括至少一个均衡电路单元,均衡电路单元包括:第一端、第二端和第三端;串联连接于第一端与第二端之间的第一开关和第二开关,连接于第一开关和第二开关的公共连接端与第三端之间的电感性元件;均衡电路单元连接至串联连接至少两个电池,均衡电路单元的第一端连接一电池的正极,均衡电路单元的第二端连接另一电池的负极;均衡电路单元的第一端和第二端之间所连接的电池为偶数,均衡电路单元的第三端连接至第一端和第二端之间的两个电池的公共连接电极,且第一端与第三端之间、第二端与第三端之间所间隔的电池数量相等。解决现有技术中存在均衡电流小、电池能量利用率低的问题,通过该电池组均衡电路实现提高电池能量的利用效率的效果。
实施例二
图2是本发明实施例二中提供的一种电池组均衡电路的结构示意图。在上述实施例一的基础上,参考图2,第一开关11包括串联连接的第一晶体管M1和第二晶体管M2,第一晶体管M1的第一端与均衡电路单元10的第一端A1电连接,第一晶体管M1的第二端与第二晶体管M2的第一端电连接,第二晶体管M2的第二端与第二开关12电连接。
其中,第一晶体管M1和第二晶体管M2的控制状态为同时导通或者同时关断。由此,可以确保第一开关11被完全导通或者完全断开。
可选地,继续参考图2,第一开关11还包括第一二极管D1和第二二极管D2,第一二极管D1的阴极与第一晶体管M1的第一端电连接,第一二极管D1的阳极与第一晶体管M1的第二端电连接,第二二极管D2的阳极与第二晶体管M2的第一端电连接,第二二极管D2的阴极与第二晶体管M2的第二端电连接。
其中,参考图2,第一晶体管M1和第二晶体管M2串联连接,第一二极管D1并联连接在第一晶体管M1的两端,第二二极管D2并联连接在第二晶体管M2的两端,且第一二极管D1和第二二极管D2的方向相反,可以实现同时控制第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通或者关断,且在第一晶体管M1和第二晶体管M2关断时,第一二极管D1和第二二极管D2会阻断电流的流通,不会产生能量消耗,从而提高第一晶体管M1和第二晶体管M2的过流能力。
可选地,第一晶体管M1和第二晶体管M2为MOSFET驱动晶体管。
其中,第一晶体管M1和第二晶体管M2可以为NPN型的MOSFET驱动晶体管。第一晶体管M1的源极与第二晶体管的M2的源极电连接。
可选地,继续参考图2,第一开关11与第二开关12相同。
其中,参考图2,第二开关12包括第三晶体管M3、第四晶体管M4、第三二极管D3和第四二极管D4,其中第三晶体管M3、第四晶体管M4可以为NPN型的MOSFET驱动晶体管,第三晶体管M3的源极与第四晶体管M4的源极电连接,第三二极管D3的阳极与第三晶体管M3的源极电连接,第四二极管D4的阳极与第四晶体管M4的源极电连接。
可选地,继续参考图2,还包括控制模块20,控制模块20分别与第一开关11和第二开关12电连接。
其中,控制模块20分别与第一开关11中的第一晶体管M1的控制端和第二晶体管M2的控制端电连接,与第二开关12中的第三晶体管M3的控制端和第四晶体管M4的控制端电连接。控制模块20用于控制第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4的导通或者关断,以控制第一个电池B1和/或第二个电池B2的充放电。
可选地,控制模块为阵列驱动IC芯片。
其中,阵列驱动IC芯片具有低成本、高可靠性等优点。
在本实施例的技术方案中,该电池组均衡电路的工作原理为:参考图2,在充放电过程中,当电池B1的电量低于电池B2的电量,且达到电池电量充电要求时,控制模块20控制第三晶体管M3和第四晶体管M4同时闭合且控制第一晶体管M1和第二晶体管M2断开,使电池B2通过第三晶体管M3和第四晶体管M4给电感性元件L0充电,此时,电池B2、第三晶体管M3、第四晶体管M4和电感性元件L0形成充电回路,充电一段时间后控制第三晶体管M3和第四晶体管M4同时断开,并控制第一晶体管M1和第二晶体管M2同时闭合,使电感性元件L0放电给电池B1充电,使电感性元件L0、第一晶体管M1、第二晶体管M2和电池B1形成新的充电回路,直到电池B1电量达到充电要求电量时再控制第一晶体管M1和第二晶体管M2同时断开。其中,由于第三二极管D3和第四二极管D4反向连接在各自对应的晶体管的两端,二极管具有单向导通特性,使得电池B2、第三晶体管M3、第四晶体管M4和电感性元件L0形成的充电回路完全被断开,电流也不会从第三二极管D3和第四二极管D4流过,第三二极管D3和第四二极管D4不会有电能损耗,使得电感性元件L0输出的电能全部输出到电池B1的充电回路,向电池B1充电,因而,可以提高均衡电流的大小,提高电池能量的利用率。
其中,回路均衡电流的大小是由电感性元件、电池的电压以及晶体管的过流能力共同决定。均衡电流的计算过程如下:
其中,iL表示为电感性元件L0通过的电流值(即均衡电流),VBn是单体电池的电压值,L是电感性元件L0的电感值,t表示为MOSFET组的闭合时间,R表示为晶体管组(例如,第一晶体管M1和第二晶体管M2,或,第三晶体管M3和第四晶体管M4)关闭时电路中的电感性元件L0的直流电阻值与晶体管组导通电阻值之和。由此可知,在iL一定的情况下,回路中器件的过流能力将直接决定回路中电流大小,晶体管组的过流能力远远大于其寄生二极管的过流能力,故而使用晶体管组增加了均衡电流大小。
反过来,当电池B2的电量低于电池B1的电量,且达到电池电量充电要求时,控制第一晶体管M1和第二晶体管M2同时闭合且控制第三晶体管M3和第四晶体管M4断开,使电池B1通过第一晶体管M1和第二晶体管M2给电感性元件L0充电,此时,电池B1、第一晶体管M1、第二晶体管M2和电感性元件L0形成充电回路,充电一段时间后控制第一晶体管M1和第二晶体管M2同时断开,并控制第三晶体管M3和第四晶体管M4闭合,使电感性元件L0放电给电池B2充电,使电感性元件L0、第三晶体管M3、第四晶体管M4和电池B2形成新的充电回路,直到电池B2电量达到充电要求电量时再控制第三晶体管M3和第四晶体管M4同时断开。其中,由于第一晶体管M1和第二晶体管M2反向连接在各自对应的晶体管的两端,二极管具有单向导通特性,使得电池B1、第一晶体管M1、第二晶体管M2和电感性元件L0形成的充电回路完全被断开,电流也不会从第一二极管D1和第二二极管D2流过,第一二极管D1和第二二极管D2不会有电能损耗,使得电感性元件L0输出的电能全部输出到电池B2的充电回路,向电池B2充电,因而,可以提高均衡电流的大小,提高电池能量的利用率。
实施例三
图3是本发明实施例三中提供的一种电池组均衡电路的结构示意图。在上述实施例的基础上,参考图3,该电池组均衡电路包括三个均衡电路单元,例如图3中的第一个均衡电路单元101、第二个均衡电路单元102和第三个均衡电路单元103,三个均衡电路单元连接至串联连接至少四个电池,例如串联连接的第一个电池B1、第二个电池B2、第三个电池B3和第四个电池B4,其中,第一个均衡电路单元101的第一端连接第一个电池B1的正极,第一个均衡电路单元101的第二端连接第二个电池B2的负极;第二个均衡电路单元102的第一端连接第三个电池B3的正极,第二个均衡电路单元102的第二端连接第四个电池B4的负极;第三个均衡电路单元103的第一端连接第一个电池B1的正极,第三个均衡电路单元103的第二端连接第四个电池B4的负极,第三个均衡电路单元103的第三端连接第二个电池B2的负极。
其中,参考图3,第一个均衡电路单元101包括串联连接的NPN型的晶体管M11、NPN型晶体管M12、NPN型晶体管M13、NPN型晶体管M14,电感性元件L1,并联连接在晶体管M11两端的二极管D11,并联连接在晶体管M12两端的二极管D12,并联连接在晶体管M13两端的二极管D13,并联连接在晶体管M14两端的二极管D14。其中,二极管D11与二极管D12方向相反,二极管D13与二极管D14方向相反,二极管D11与二极管D13方向相同。第二个均衡电路单元102包括串联连接的NPN型的晶体管M21、NPN型晶体管M22、NPN型晶体管M23、NPN型晶体管M24,电感性元件L2,并联连接在晶体管M21两端的二极管D21,并联连接在晶体管M22两端的二极管D22,并联连接在晶体管M23两端的二极管D23,并联连接在晶体管M24两端的二极管D24。其中,二极管D21与二极管D22方向相反,二极管D23与二极管D24方向相反,二极管D21与二极管D23方向相同。第三个均衡电路单元103包括串联连接的NPN型的晶体管M31、NPN型晶体管M32、NPN型晶体管M33、NPN型晶体管M34,电感性元件L3,并联连接在晶体管M31两端的二极管D31,并联连接在晶体管M32两端的二极管D32,并联连接在晶体管M33两端的二极管D33,并联连接在晶体管M34两端的二极管D34。其中,二极管D31与二极管D32方向相反,二极管D33与二极管D34方向相反,二极管D31与二极管D33方向相同。
在本实施例的技术方案中,该电池组均衡电路的实现过程为:参考图3,在充放电过程中,假设第三个电池B3与第四个电池B4的电量之和小于第一个电池B1与第二个电池B2的电量之和,且达到电池电量充电的要求时,控制模块20控制晶体管M31和晶体管M32同时闭合,且控制晶体管M33和晶体管M34关断,使第一个电池B1和第二个电池B2给电感性元件L3充电,此时,第一个电池B1、第二个电池B2、晶体管M31、晶体管M32和电感性元件L3形成充电回路,充电一段时间后控制晶体管M31和晶体管M32断开,并控制晶体管M33和晶体管M34闭合,使电感性元件L3放电给第三个电池B3和第四个电池B4充电,此时,电感性元件L3、晶体管M33、晶体管M34、第三个电池B3和第四个电池B4形成新的充电回路,直到第三个电池B3和第四个电池B4电量达到充电要求电量时再控制晶体管M33和晶体管M34断开。同理,当第一个电池B1与第二个电池B2的电量之和小于第三个电池B3与第四个电池B4的电量之和时的电池充放电控制原理类似,在此不做具体的赘述。由此可知,通过本发明实施例提供的电池组均衡电路可以增大均衡电流,提高电池能量的利用率。
需要说明的是,本实施例中仅是以第一个电池B1和第二个电池B2组成的电池组与第三个电池B3与第四个电池B4组成的电池组之间的充放电控制为例进行说明,还可以是第一个电池B1和第二个电池B2之间的充放电控制,可以是第三个电池B3与第四个电池B4之间的充放电控制,其控制原理相同,在此不再具体赘述。
实施例四
图4是本发明实施例四中提供的一种电池组均衡电路的结构示意图。在上述实施例的基础上,参考图4,该电池组均衡电路包括六个均衡电路单元,例如图4中的第一个均衡电路单元101、第二个均衡电路单元102、第三个均衡电路单元103、第四个均衡电路单元104、第五个均衡电路单元105和第六个均衡电路单元106,六个均衡电路单元连接至串联连接至少五个电池,例如图4中串联连接的第一个电池B1、第二个电池B2、第三个电池B3、第四个电池B4和第五个电池B5,其中,第四个均衡电路单元104的第一端连接第二个电池B2的正极,第四个均衡电路单元104的第二端连接至第三个电池B3的负极;第五个均衡电路单元105的第一端连接第四个电池B4的正极,第五个均衡电路单元105的第二端连接第五个电池B5的负极;第六个均衡电路单元106的第一端连接第二个电池B2的正极,第六个均衡电路单元106的第二端连接第五个电池B5的负极。
其中,参考图4,第四个均衡电路单元104包括串联连接的NPN型的晶体管M41、NPN型晶体管M42、NPN型晶体管M43、NPN型晶体管M44,电感性元件L4,并联连接在晶体管M41两端的二极管D41,并联连接在晶体管M42两端的二极管D42,并联连接在晶体管M43两端的二极管D43,并联连接在晶体管M44两端的二极管D44。其中,二极管D41与二极管D42方向相反,二极管D43与二极管D44方向相反,二极管D41与二极管D43方向相同。第五个均衡电路单元105包括串联连接的NPN型的晶体管M51、NPN型晶体管M52、NPN型晶体管M53、NPN型晶体管M54,电感性元件L5,并联连接在晶体管M51两端的二极管D51,并联连接在晶体管M52两端的二极管D52,并联连接在晶体管M53两端的二极管D53,并联连接在晶体管M54两端的二极管D54。其中,二极管D51与二极管D52方向相反,二极管D53与二极管D54方向相反,二极管D51与二极管D53方向相同。第六个均衡电路单元106包括串联连接的NPN型的晶体管M61、NPN型晶体管M62、NPN型晶体管M63、NPN型晶体管M64,电感性元件L6,并联连接在晶体管M61两端的二极管D61,并联连接在晶体管M62两端的二极管D62,并联连接在晶体管M63两端的二极管D63,并联连接在晶体管M64两端的二极管D64。其中,二极管D61与二极管D62方向相反,二极管D63与二极管D64方向相反,二极管D61与二极管D63方向相同。
其中,控制模块20包括第一阵列驱动IC芯片21和第二阵列驱动IC芯片22。第一阵列驱动IC芯片21与第一个均衡电路单元101的各个晶体管、第二个均衡电路单元102的各个晶体管、第三个均衡电路单元103的各个晶体管电连接,第二阵列驱动IC芯片22与第四个均衡电路单元104的各个晶体管、第五个均衡电路单元105的各个晶体管、第六个均衡电路单元106的各个晶体管电连接。
在本实施例的技术方案中,该电池组均衡电路的实现过程为:参考图4,在充放电过程中,假设第二个电池B2和第三个电池B3的电量之和小于第四个电池B4和第五个电池B5的电量之和,且达到电池电量充电的要求时,第二阵列驱动IC芯片22控制晶体管M63和晶体管M64闭合,且控制晶体管M61和晶体管M62断开,使第四个电池B4和第五个电池B5给电感性元件L6充电,此时第四个电池B4、第五个电池B5、电感性元件L6、晶体管M63和晶体管M64形成充电回路,充电一段时间(达到充电要求的时间)后控制晶体管M63和晶体管M64断开,并控制晶体管M61和晶体管M62闭合,使电感性元件L6放电给第二个电池B2和第三个电池B3充电,此时,电感性元件L6、第二个电池B2、第三个电池B3、晶体管M61和晶体管M62形成新的充电回路,直到第二个电池B2和第三个电池B3电量达到充电要求电量时再控制晶体管M61和晶体管M62断开。同理,当第四个电池B4和第五个电池B5的电量之和小于第二个电池B2与第三个电池B3的电量之和时的电池充放电控制原理类似,在此不做具体的赘述。
需要说明的是,本发明实施例提供的均衡电路单元可以用于控制每相邻的两个单体电池之间的充放电控制,例如第一个电池B1和第二个电池B2之间,第二个电池B2和第三电池B3之间,第三个电池B3和第四个电池B4之间,第四个电池B4和第五个电池B5之间;还可以用于每相邻的两个电池组之间的充放电控制,例如,第一个电池B1和第二个电池B2组成的电池组与第三个电池B3和第四个电池B4组成的电池组之间的充放电控制,或者,第二个电池B2和第三个电池B3组成的电池组与第四个电池B4和第五个电池B5组成的电池组之间的充放电控制。
实施例五
图5是本发明实施例五中提供的一种电池组均衡电路的均衡方法。本实施例可适用于电池组均衡电路的实现过程,该方法可以由本发明任意实施例所述的电池组均衡电路来执行,参考图5,该均衡电路方法具体包括如下步骤:
步骤110、根据电池的电量信息控制第一开关和/或第二开关的导通或者关断控制电池的充放电。
其中,第一开关为两个串联连接的NPN型的MOSFET驱动晶体管,第二开关与第一开关结构相同。通过控制两个MOSFET驱动晶体管的同时导通或者关断可以控制对应回路的电池的充电或放电。
本实施例的技术方案,通过提供一种电池组均衡电路的均衡方法,该方法可以由本发明任意实施例所述的电池组均衡电路来执行,该电池组均衡电路包括至少一个均衡电路单元,均衡电路单元包括:第一端、第二端和第三端;串联连接于第一端与第二端之间的第一开关和第二开关,连接于第一开关和第二开关的公共连接端与第三端之间的电感性元件;均衡电路单元连接至串联连接至少两个电池,均衡电路单元的第一端连接一电池的正极,均衡电路单元的第二端连接另一电池的负极;均衡电路单元的第一端和第二端之间所连接的电池为偶数,均衡电路单元的第三端连接至第一端和第二端之间的两个电池的公共连接电极,且第一端与第三端之间、第二端与第三端之间所间隔的电池数量相等。解决现有技术中存在均衡电流小、电池能量利用率低的问题,通过该电池组均衡电路实现提高电池能量的利用效率的效果。
可选地,第一开关包括串联连接的第一晶体管和第二晶体管,第一晶体管的第一端与第一端电连接,第一晶体管的第二端与第二晶体管的第一端电连接,第二晶体管的第二端与第二开关电连接。
可选地,第一开关还包括第一二极管和第二二极管,第一二极管的阴极与第一晶体管的第一端电连接,第一二极管的阳极与第一晶体管的第二端电连接,第二二极管的阳极与第二晶体管的第一端电连接,第二二极管的阴极与第二晶体管的第二端电连接。
可选地,第一晶体管和第二晶体管为MOSFET驱动晶体管。
可选地,第一开关与第二开关相同。
可选地,还包括控制模块,控制模块分别与第一开关和第二开关电连接。
可选地,控制模块为阵列驱动IC芯片。
可选地,包括三个均衡电路单元,三个均衡电路单元连接至串联连接至少四个电池,其中,第一个均衡电路单元的第一端连接第一个电池的正极,第一个均衡电路单元的第二端连接第二个电池的负极;第二个均衡电路单元的第一端连接第三个电池的正极,第二个均衡电路单元的第二端连接第四个电池的负极;第三个均衡电路单元的第一端连接第一个电池的正极,第三个均衡电路单元的第二端连接第四个所述电池的负极,第三个所述均衡电路单元的第三端连接第二个电池的负极。
可选地,包括六个均衡电路单元,六个均衡电路单元连接至串联连接至少五个电池,其中,第四个均衡电路单元的第一端连接第二个电池的正极,第四个均衡电路单元的第二端连接至第三个电池的负极;第五个均衡电路单元的第一端连接第四个电池的正极,第五个均衡电路单元的第二端连接第五个电池的负极;第六个均衡电路单元的第一端连接第二个电池的正极,第六个均衡电路单元的第二端连接第五个电池的负极。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种电池组均衡电路,其特征在于,包括至少一个均衡电路单元,所述均衡电路单元包括:第一端、第二端和第三端;串联连接于第一端与第二端之间的第一开关和第二开关,连接于所述第一开关和所述第二开关的公共连接端与所述第三端之间的电感性元件;
所述均衡电路单元连接至串联连接至少两个电池,所述均衡电路单元的第一端连接一所述电池的正极,所述均衡电路单元的第二端连接另一所述电池的负极;所述均衡电路单元的第一端和第二端之间所连接的电池数量为偶数,所述均衡电路单元的第三端连接至所述第一端和所述第二端之间的两个所述电池的公共连接电极,且所述第一端与所述第三端之间、所述第二端与所述第三端之间所间隔的电池数量相等。
2.根据权利要求1所述的电池组均衡电路,其特征在于,所述第一开关包括串联连接的第一晶体管和第二晶体管,所述第一晶体管的第一端与所述第一端电连接,所述第一晶体管的第二端与所述第二晶体管的第一端电连接,所述第二晶体管的第二端与所述第二开关电连接。
3.根据权利要求2所述的电池组均衡电路,其特征在于,所述第一开关还包括第一二极管和第二二极管,所述第一二极管的阴极与所述第一晶体管的第一端电连接,所述第一二极管的阳极与所述第一晶体管的第二端电连接,所述第二二极管的阳极与所述第二晶体管的第一端电连接,所述第二二极管的阴极与所述第二晶体管的第二端电连接。
4.根据权利要求2所述的电池组均衡电路,其特征在于,所述第一晶体管和所述第二晶体管为MOSFET驱动晶体管。
5.根据权利要求1所述的电池组均衡电路,其特征在于,所述第一开关与所述第二开关相同。
6.根据权利要求1所述的电池组均衡电路,其特征在于,还包括控制模块,所述控制模块分别与所述第一开关和所述第二开关电连接。
7.根据权利要求6所述的电池组均衡电路,其特征在于,所述控制模块为阵列驱动IC芯片。
8.根据权利要求1所述的电池组均衡电路,其特征在于,包括三个所述均衡电路单元,三个所述均衡电路单元连接至串联连接至少四个电池,其中,第一个所述均衡电路单元的第一端连接第一个所述电池的正极,第一个所述均衡电路单元的第二端连接第二个所述电池的负极;第二个所述均衡电路单元的第一端连接第三个所述电池的正极,第二个所述均衡电路单元的第二端连接第四个所述电池的负极;第三个所述均衡电路单元的第一端连接第一个所述电池的正极,第三个所述均衡电路单元的第二端连接第四个所述电池的负极,第三个所述均衡电路单元的第三端连接第二个所述电池的负极。
9.根据权利要求8所述的电池组均衡电路,其特征在于,包括六个所述均衡电路单元,六个所述均衡电路单元连接至串联连接至少五个电池,其中,第四个所述均衡电路单元的第一端连接第二个所述电池的正极,第四个所述均衡电路单元的第二端连接至第三个所述电池的负极;第五个所述均衡电路单元的第一端连接第四个所述电池的正极,第五个所述均衡电路单元的第二端连接第五个所述电池的负极;第六个所述均衡电路单元的第一端连接第二个所述电池的正极,第六个所述均衡电路单元的第二端连接第五个所述电池的负极。
10.一种电池组均衡电路的均衡方法,其特征在于,由权利要求1-9任一项所述的电池组均衡电路执行,所述均衡方法包括:
根据所述电池的电量信息控制所述第一开关和/或所述第二开关的导通或者关断控制所述电池的充放电。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115133147A (zh) * | 2021-03-24 | 2022-09-30 | 邑达电子股份有限公司 | 电池组及电池组串接结构 |
WO2022206192A1 (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 珠海冠宇动力电池有限公司 | 供电电路、供电系统及车辆 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050269988A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Maxwell Technologies, Inc. | Voltage balancing circuit for multi-cell modules |
CN103199576A (zh) * | 2011-02-21 | 2013-07-10 | 成都芯源系统有限公司 | 新型电池均衡电路及其调节方法 |
CN104201731A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-12-10 | 华南理工大学 | 一种基于电感储能的串联电池组双向充放电均衡电路 |
JP2016127761A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | トヨタ自動車株式会社 | 電池監視装置 |
CN107195994A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-22 | 东莞中汽宏远汽车有限公司 | 用于电池组的主动均衡装置 |
CN109038760A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-12-18 | 无锡瓴芯电子科技有限公司 | 一种串联电池组模块化主动均衡系统及方法 |
CN110829530A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-21 | 华中科技大学 | 一种电池组性能均衡方法及系统 |
CN111564886A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-08-21 | 李砚泉 | 基于电容网络的均衡装置、可级联均衡电池组及控制方法 |
-
2020
- 2020-10-27 CN CN202011166902.4A patent/CN112234679A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050269988A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Maxwell Technologies, Inc. | Voltage balancing circuit for multi-cell modules |
CN103199576A (zh) * | 2011-02-21 | 2013-07-10 | 成都芯源系统有限公司 | 新型电池均衡电路及其调节方法 |
CN104201731A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-12-10 | 华南理工大学 | 一种基于电感储能的串联电池组双向充放电均衡电路 |
JP2016127761A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | トヨタ自動車株式会社 | 電池監視装置 |
CN107195994A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-22 | 东莞中汽宏远汽车有限公司 | 用于电池组的主动均衡装置 |
CN109038760A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-12-18 | 无锡瓴芯电子科技有限公司 | 一种串联电池组模块化主动均衡系统及方法 |
CN110829530A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-21 | 华中科技大学 | 一种电池组性能均衡方法及系统 |
CN111564886A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-08-21 | 李砚泉 | 基于电容网络的均衡装置、可级联均衡电池组及控制方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115133147A (zh) * | 2021-03-24 | 2022-09-30 | 邑达电子股份有限公司 | 电池组及电池组串接结构 |
WO2022206192A1 (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 珠海冠宇动力电池有限公司 | 供电电路、供电系统及车辆 |
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