CN203104011U - 一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统 - Google Patents

一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统 Download PDF

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杨雄文
任志慧
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Abstract

本实用新型提供一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统，包括集中控制模块和至少两个均衡模块，所述每一均衡模块都连接所述集中控制模块，且每一均衡模块连接一节单体电池或电容；其中所述每一均衡模块包括脉冲宽度调制发生器、开关管、二极管和储能电感；其中蓄电池或电容的正极与开关管，储能电感，蓄电池或电容的负极顺次串联；二极管的阴极连接开关管与储能电感的连接点，二极管的阳极连接整个电池组的充/放电输出端的负极；所述脉冲宽度调制发生器包括三个管脚，其中一个管脚连接开关管的一端，另一管脚通过储能电感连接开关管的另一端，还有一管脚连接开关管的控制端以控制所述开关管开启/关闭。

Description

一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统
技术领域
本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统。
背景技术
近年来，蓄电池组在电动汽车、大型后备电源等场景的应用越来越广泛。受单节电池容量及电压限制，蓄电池的应用经常以多节电池串联或并联成组以达到所需要求。
由于电池组包含多个单体电池，因此就要保证单体电池之间的一致性。如果单体电池之间出现差异又不能够及时做均衡处理，则这种差异会在电池组的日常使用中进一步加大，最终导致整个电池组的容量严重衰减，最终可能由于某个单体的性能下降而使整个电池组都面临着报废的危险。
现有技术中常见的电池均衡电路包括无源电阻均衡电路和包含电容、电感或变压器的有源均衡电路。
无源电阻均衡电路通过电阻消耗多余的电池能量，效率低、发热严重。而常用的有源均衡电路由于控制复杂、稳定性差、体积大、均衡电流小等问题，很难应用到产品中。
现有的一种通过电容器传递能量的主动均衡电路是通过控制开关的导通使电容在相邻电池间传递能量，最终以使各电池能量达到平衡。本方案虽然相对无源均衡电阻方案效率较高，但能量只能在相邻电池间传递，且控制较为复杂。
还有一种通过变压器传递能量的主动均衡电路，可实现任意一节单体电池与整组电池之间能量的双向传递。该方案均衡速度较快，但由于多绕组变压器的存在，限制了其成本及体积。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可自动控制的、均衡能力大、高效率、小体积的蓄电池充放电管理均衡系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统，包括集中控制模块和至少两个均衡模块，所述每一均衡模块都连接所述集中控制模块，且每一均衡模块连接一节单体电池或电容；其中所述每一均衡模块包括脉冲宽度调制发生器PWM、开关管Tn、二极管Dn和储能电感Ln；其中蓄电池或电容Cn的正极与开关管Tn，储能电感Ln，蓄电池或电容Cn的负极顺次串联；二极管Dn的阴极连接开关管Tn与储能电感Ln的连接点，二极管Dn的阳极连接整个电池组的充/放电输出端的负极；所述脉冲宽度调制发生器PWM包括三个管脚，其中一个管脚连接开关管Tn的一端，另一管脚通过储能电感Ln连接开关管Tn的另一端，还有一管脚连接开关管Tn的控制端以控制所述开关管Tn开启/关闭。
作为上述技术方案的优选，所述开关管Tn为接触器、场效应管、晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管、IGCT、IGBT中的一种。
作为上述技术方案的优选，所述二极管Dn为肖特基二极管或快恢复二极管。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
本实用新型采用通用的均衡模块，可以提高电池的充电次数、优化电池的充电性能等特点的同时，具有接线简单、模块化结构、实用性强、过充能量回馈、过放能量补偿等优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例的蓄电池或电容充放电管理均衡系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型实施例提出了一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统，能够用来对蓄电池或超级电容等设备进行充放电时进行均衡管理。该系统包括集中控制模块和至少两个均衡模块，所述每一均衡模块都连接所述集中控制模块，且每一均衡模块连接一节单体电池或电容；其中所述每一均衡模块包括脉冲宽度调制发生器PWM、开关管Tn、二极管Dn和储能电感Ln，蓄电池或电容Cn的正极与开关管Tn，储能电感Ln；其中蓄电池或电容Cn的负极顺次串联；二极管Dn的阴极连接开关管Tn与储能电感Ln的连接点，二极管Dn的阳极连接整个电池组的充/放电输出端的负极；所述脉冲宽度调制发生器PWM包括三个管脚，其中一个管脚连接开关管Tn的一端，另一管脚通过储能电感Ln连接开关管Tn的另一端，还有一管脚连接开关管Tn的控制端以控制所述开关管Tn开启/关闭。
其中，所述开关管Tn为接触器、场效应管、晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管、IGCT、IGBT中的一种。所述开关管Tn为接触器、场效应管、晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管、IGCT、IGBT中的一种。所述二极管Dn为肖特基二极管或快恢复二极管。
在放电状态下时，集中控制模块检测到某一节或几节电池过放时，可将其余电池的部分能量转移到这一节或几节电池上，以达到均衡目的。在充电状态下，集中控制模块检测到某一节或几节电池过充时，可将这一节或几节电池部分能量转移到其余电池上，以达到均衡目的。
当电池组处于放电工作状态时，性能差的电池放电速度快，集中控制模块检测到需要主动均衡时，根据当前整组电池放电电流大小、最低单体电池电压与单体电池电压平均值的偏差等参数决定开启几个均衡模块进行快速均衡，起到过放能量补偿的作用。
当电池组处于充电工作状态时，性能差的电池充电速度快，电压上升块，集中控制模块检测到需要主动均衡时，根据当前整组电池放电电流大小、最低单体电池电压与单体电池电压平均值的偏差等参数决定开启几个均衡模块进行快速均衡，起到过充能量回馈的作用。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种蓄电池或电容充放电管理均衡系统，其特征在于，包括集中控制模块和至少两个均衡模块，所述每一均衡模块都连接所述集中控制模块，且每一均衡模块连接一节单体电池或电容；其中所述每一均衡模块包括脉冲宽度调制发生器（PWM）、开关管（Tn）、二极管（Dn）和储能电感（Ln）；其中蓄电池或电容（Cn）的正极与开关管（Tn），储能电感（Ln），蓄电池或电容（Cn）的负极顺次串联；二极管（Dn）的阴极连接开关管（Tn）与储能电感（Ln）的连接点，二极管（Dn）的阳极连接整个电池组的充/放电输出端的负极；所述脉冲宽度调制发生器（PWM）包括三个管脚，其中一个管脚连接开关管（Tn）的一端，第二管脚通过储能电感（Ln）连接开关管（Tn）的另一端，第三管脚连接开关管（Tn）的控制端以控制所述开关管（Tn）开启/关闭。
2.根据权利要求1所述的蓄电池或电容充放电管理均衡系统，其特征在于，所述开关管（Tn）为接触器、场效应管、晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管、IGCT、IGBT中的一种。
3.根据权利要求1所述的蓄电池或电容充放电管理均衡系统，其特征在于，所述二极管（Dn）为肖特基二极管或快恢复二极管。
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