CN203193305U - 一种电池均衡能量旁路单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池均衡能量旁路单元，包括能量输入端口、能量输出端口、控制端口和能量旁路模块，主要用于电池管理系统均衡控制时的能量旁路通路中。本实用新型结构简单、使用方便，均衡功率大、均衡效率高和使用成本低。

Description

一种电池均衡能量旁路单元

技术领域

本实用新型涉及电池组中的电池能量均衡技术，目的是使被管理电池组中的各单节电池（或各电池串）的能量趋于一致，达到充电能量最大化、提高系统用电效率和保护电池的目的，本实用新型涉及电池管理技术领域。 

背景技术

电池组在使用过程中，保持电池组中各单节电池（或电池串）能量的一致或组中各电池电压幅值的一致是电池管理系统的关键控制内容之一。电池的一致性高能提高电池系统的带电能量、延长电池的使用寿命和更好的保障电池组的使用安全。 

目前大多数的电池均衡技术是靠功率电阻旁路来实现的。当某单节电池（或电池串）的能量（或电压）高时启动该节的电池均衡电路，通过开关管接通连接与电池正负级之间的旁路电阻，靠电阻旁路放电使该节的电池能量降低，从而使电池组中的能量（或电压值）趋于一致。其缺点是电阻旁路的电流在旁路电阻中产生功率消耗、旁路电阻发热，导致均衡电流一般较小、消耗系统能量、均衡电路发热、工作可靠性降低。 

因此，电池在均衡时如能使电流在旁路时不消耗功率或消耗较小功率就能实现大电流均衡、提高系统工作效率和系统工作可靠性。本实用新型的电池均衡能量旁路单元解决了这一问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种高效的电池均衡能量旁路单元，使之对相连接的电池单元实施均衡时，能做到旁路电流较大而消耗功率较小。 

根据上述目的，本实用新型的电池均衡能量旁路单元，包括能量输入端口、能量输出端口、控制端口和能量旁路模块。 

所述的电池均衡能量旁路单元的能量输入端口接入电池电源的正极，能量输出端口接入电池电源的负极； 

所述的电池均衡能量旁路单元的控制端口为电池均衡能量旁路单元的使能端口。

所述的电池均衡能量旁路单元的能量旁路模块为在能量旁路单元的控制端口的控制下，把能量输入端口接入的电源能量无损转移到能量输出端口的能量变换电路。 

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果为： 

1.    均衡电流大；

2.    均衡时消耗能量少；

3.    电池系统的电源利用效率高；

4.   提高了电池管理控制系统工作的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一种电池均衡能量旁路单元的原理示意图； 

图2为实施例1的原理示意图；

图3 为实施例2的的原理示意图；

图4 为本实用新型一种电池均衡能量旁路单元与电池组的连接示意图。

其中的电池均衡能量旁路单元：1为能量输入端口，2为能量输出端口，3 

为控制端口，4为能量旁路模块。

其中的管理控制模块：100为电池管理控制模块，101为控制输出端口。 

具体实施方式

结合图1-4,为本实用新型的电池均衡能量旁路单元实施的连接示意图和原理 

示意图。

本实用新型的电池均衡能量旁路单元，包括能量输入端口1、能量输出端口2、 

控制端口3和能量旁路模块4。

电池均衡能量旁路单元的能量输入端口1接入电池电源的正极，能量输出端口2接入电池电源的负极； 

电池均衡能量旁路单元的控制端口3为电池均衡能量旁路单元的使能端口，此端口由其它控制模块控制。

    当控制端口3被使能时，能量转移电路4把能量输入端口1端接入的电源能量的一部分通过能量变换转移电路转移到能量的输出端口；当系统中的能量旁路模块4对控制端口3 关闭使能时，能量旁路模块4断开能量输入端口和能量输出端口的通路，从而关闭本地的均衡功能。 

实施例1

如图2所示，是一个用MOSFET管、L和C为基本电子器件组成的电池均衡能量旁路单元的原理示意图，其工作流程为：  

1)    当系统中的能量旁路模块4对控制端口3使能时，控制使能信号通过

调理电路302使呈现在开关管Q控制端301的信号为具有一定频率和导通、截止占空比的频率控制信号；

2)    当Q开关管的301控制端为高电平时，开关管Q如图4导通，能量输

入端口1的能量通过电感L流入能量输出端口2。因为电感特性，电流在流入时的变化特性为：

IL=L（dV/dt）

能量在转移过程中，电流从小逐渐变大，如图4；

   通过设置Q开关管301控制端的频率和导通、截止占空比，能控制IL的

平均电流使之满足均衡电流的要求；

   在实现把能量从输入端口到能量输出端口的转移过程中，没有能量消耗，

所以系统可以实现较大能量的均衡；

3)    当Q开关管的301控制端为低电平时，开关管Q如图3截止，这时电

感上储存的能量通过电容C衰减；

4)    Q开关管301控制端的控制电平交替导通和截止，能量输入端口1的能

量就不断的流到能量输出端口2，当Q开关管301控制端的频率较高时，旁路电流大小的变化就显得很小，对电池电压的扰动可以忽略不计。

5）通过选取电感L的功率和电感量、MOSFET管的导通承受电流值，设置Q开关管301控制端合适的频率和导通、截止占空比，既能控制电源旁路能量（电流）的大小。 

实施例2

图3为本实用新型能量旁路单元的另一种实现原理图。图3和图2的区别在于图3用开关三极管代替了图2的开关MOSFET管，工作原理与图2相同。

实施例3

图4 为本实用新型电池均衡能量旁路单元与电池组连接的示意图，100为电池管理控制模块，101为电池管理控制模块100的控制输出端口，i+1和i+2为本实用新型的两个本地能量旁路单元；

能量旁路单元i+1与电池BATi+1连接，能量旁路单元i+2与电池BATi+2连接，它们的工作状态受控与电池管理控制模块100。当电池管理控制模块100的端口Ci+1使能量旁路单元i+1的控制端口3使能时，能量旁路单元i+1即把其能量输入端口接入的电源能量的一部分通过能量变换转移电路转移到其能量的输出端口；当电池管理控制模块100的端口Ci+1使能量旁路单元i+1的控制端口3截止时，能量旁路单元i+1停止能量转移。能量旁路单元i+2与能量旁路单元i+1的工作原理相同。 

Claims (4)

1.一种电池均衡能量旁路单元，其特征在于，所述的能量旁路单元包括能量输入端口、能量输出端口、控制端口和能量旁路模块。

2.如权利要求1所述的一种电池均衡能量旁路单元，其特征在于，所述的能量输入端口接入电池电源的正极，能量输出端口接入电池电源的负极。

3.如权利要求1所述的一种电池均衡能量旁路单元，其特征在于，所述的控制端口为能量旁路单元的使能端口。

4.如权利要求1所述的一种电池均衡能量旁路单元，其特征在于，所述的能量旁路模块为把能量输入端口接入的电源能量转移到能量输出端口的能量变换电路。

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