CN203589787U - 一种锂电池组均衡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种锂电池组均衡电路，电池组由n个单体电池B串联而成，，其包括均衡控制器U、n个能量转移式电路、充放电电路、恒流源VS、恒流负载R、开关KA和开关KC，所述恒流源VS、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡充电电路，所述恒流负载R、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡放电电路,每个能量转移式电路包括变压器T、恒流模块Rx和开关KB。本实用新型可以对电池组中的一节单体电池进行均衡电流的均衡充放电，同时可以通过能量转移的方式利用电池组对任意一个或多个电池单元进行均衡充电，同时均衡电流恒定，控制灵活，能有效的改善电池组的一致性。

Description

一种锂电池组均衡电路

技术领域

本实用新型涉及电池组均衡领域，尤其涉及一种锂电池组均衡电路。

背景技术

当电池组应用于像电动车辆等需要频繁充放电循环的场合时，为了得到足够的系统电压，需要通过电池组的串联提高供电电压。串联连接的电池单元之间的不均衡，会降低整个电池组的有效容量，放电时只能放到容量最小的电池单元的下限，否则容量最小的电池单元会出现极性反转。串联充电时，电池组中单元容量最小的电池首先充满。如果此时停止充电，则整个电池组无法充满，电池组的容量不能得到有效利用；如果继续充电则部分电池单元会出现过充。铅酸蓄电池虽然可以允许一定范围的过充，但必然产生能量浪费，降低充电效率。锂离子电池不允许过充，因此电池组的均衡更为重要。

 目前，串联蓄电池组的均衡主要分为被动均衡和主动均衡。被动均衡是将电量高的电池单元的电量通过电阻转换成热量消耗掉，达到电池组均衡的目的。这种方法结构简单、成本低，在小容量、低功率的场合应用较多。但在大容量电池组的均衡场合，均衡时产生大量热量的同时，会降低电池组的充电效率。

主动均衡的工作原理是通过合理转移电池单元的电能，实现电池组的均衡。很明显，主动均衡理论上只是转移电能，不产生或产生很少热量，具有均衡速度快，效率高的优点。目前，电池单元的电能转移一般采用两种方法：一是直流母线转移法，通过隔离型DC/ DC 模块，将电池组直流母线的电压降压泵入电池单元或将电池单元的电能升压后泵入电池组直流母线，通过电池单元与电池组直流母线之间的电能交换实现均衡，其主要缺点是电池单元电压与电池组母线电压相差过大，特别是对于工作电压几百伏的高压电池组，上述电压相差几百倍，使得两者之间的电能转移电路的设计难度非常大，效率和成本也很难满足要求。同时，不同电压等级的电池组，需要设计不同的电路参数，降低了主动均衡电路的通用性，不利于批量生产，降低成本。二是通过电池单元间的电能平衡电路逐级转移。逐级转移法虽然相邻电池单元之间的电能转移不受总电压的影响，但是电池组串联级数多时，电能转换次数多，能量损失大，均衡效率低。同时由于电能是逐级传递，如果一个模块出现故障，则整个系统的均衡效果会显著降低，系统的可靠性差。因此，为有效解决锂电池组的一致性问题，有力推动锂电池在电动汽车、大容量储能等领域的应用，寻求一种大容量串联锂电池组通用性强、快速、高效、结构简单、成本低廉的均衡电路是业内科技人员努力的目标。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种锂电池组的均衡电路，能够在电池组运行过程中，对挑选出电池组中需要进行均衡充电及均衡放电的单体电池，有效的保证电池组的一致性，进一步延长电池组的使用寿命。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：一种锂电池组的均衡电路，电池组由n个单体电池B串联而成，                                                ，其包括均衡控制器U、n个能量转移式电路、充放电电路、恒流源VS、恒流负载R、开关KA和开关KC，所述恒流源VS、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡充电电路，所述恒流负载R、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡放电电路；每个能量转移式电路包括变压器T、恒流模块Rx和开关KB，所述变压器T的主线圈的输入端相互串联，并连接电池组的正极，所述变压器T的主线圈的输出端相互串联，并连接电池组的负极，每个能量转移式电路连接在对应单体电池的正负极，所述均衡控制器U控制开关KA、开关KB、开关KC的导通和断开；

所述单体电池B正负极连接在变压器T的副线圈的两端，所述恒流模块Rx的一端连接在单体电池的正极，恒流模块Rx的另一端连接在副线圈的输入端；

所述恒流负载R包括集成电路U1、三极管Q1、电源BAT和滑动电阻RS，所述集成电路U1的负极输入端连接三极管Q1的集电极，集成电路U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接电源BAT的正极，三极管Q1的集电极极连接滑动电阻RS的一端，滑动电阻RS的另一端连接到电源BAT的负极。

作为优选，所述开关KC为双刀双掷开关。

本实用新型可以对电池组中的一节单体电池进行较大均衡电流的均衡充电或者均衡放电，同时可以通过能量转移的方式利用电池组对电池组中任意一个或多个电池单元进行均衡充电，同时均衡电流恒定，控制灵活，能有效的改善电池组的一致性；该电路满足了储能电站等大型系统的应用需求。

附图说明

图1为本实用新型的一种锂电池组的均衡电路的电路示意图。

图2为本实用新型的均衡负载的电路示意图。

具体实施方式

本实用新型的特征及优点将通过实施例进行详细说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图1和2所述，一种锂电池组的均衡电路，电池组由n个单体电池B串联而成，

，其包括均衡控制器U、n个能量转移式电路、充放电电路、恒流源VS、恒流负载R、开关KA和开关KC，所述恒流源VS、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡充电电路，所述恒流负载R、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡放电电路；每个能量转移式电路包括变压器T、恒流模块Rx和开关KB，所述变压器T的主线圈的输入端相互串联，并连接电池组的正极，所述变压器T的主线圈的输出端相互串联，并连接电池组的负极，每个能量转移式电路连接在对应单体电池的正负极，所述均衡控制器U控制开关KA、开关KB、开关KC的导通和断开；所述开关KC为双刀双掷开关；所述单体电池B正负极连接在变压器T的副线圈的两端，所述恒流模块Rx的一端连接在单体电池的正极，恒流模块Rx的另一端连接在副线圈的输入端；所述恒流负载R包括集成电路U1、三极管Q1、电源BAT和滑动电阻RS，所述集成电路U1的负极输入端连接三极管Q1的集电极，集成电路U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接电源BAT的正极，三极管Q1的集电极极连接滑动电阻RS的一端，滑动电阻RS的另一端连接到电源BAT的负极。

本实用新型的工作原理：先将电池组中的需要均衡的单体电池B1～Bn分别并联连接到对应的电路中，当单体电池Bi，i∈n，需要进行充电时，均衡控制器U输出信号，开关KC打向恒流源VS，闭合开关KAi、断开剩余开关，构成充电回路，可以对单体电池Bi进行充电；

当单体电池Bj，j∈n，需要进行放电时，均衡控制器U输出信号，开关KC打向恒流负载R，闭合开关KAj，断开剩余开关，构成放电回路，可以对单体电池Bj进行放电；

当需要给电池Bx、By，x,y∈n，转移能量时，均衡控制器输U出信号，闭合开关KBx、KBy，断开剩余开关，导通电池Bx、By的转移回路，这时整组电池的能量通过变压器Tx、Ty以恒定电流给Bx、By充电，电池回路上的恒定均衡电流通过恒流模块Rx控制。

本实用新型允许对电池组中的一节单体电池进行较大均衡电流的均衡充电或者均衡电，同时可以通过能量转移的方式利用电池组对电池组中任意一个或多个电池单元进行均衡充电。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种锂电池组均衡电路，电池组由n个单体电池B串联而成，                                                

，其特征在于：其包括均衡控制器U、n个能量转移式电路、充放电电路、恒流源VS、恒流负载R、开关KA和开关KC，所述恒流源VS、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡充电电路，所述恒流负载R、充放电电路、开关KC、开关KA和单体电池B构成大电流均衡放电电路；每个能量转移式电路包括变压器T、恒流模块Rx和开关KB，所述变压器T的主线圈的输入端相互串联，并连接电池组的正极，所述变压器T的主线圈的输出端相互串联，并连接电池组的负极，每个能量转移式电路连接在对应单体电池的正负极，所述均衡控制器U控制开关KA、开关KB、开关KC的导通和断开；

所述单体电池B正负极连接在变压器T的副线圈的两端，所述恒流模块Rx的一端连接在单体电池的正极，恒流模块Rx的另一端连接在副线圈的输入端；

所述恒流负载R包括集成电路U1、三极管Q1、电源BAT和滑动电阻RS，所述集成电路U1的负极输入端连接三极管Q1的集电极，集成电路U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接电源BAT的正极，三极管Q1的集电极极连接滑动电阻RS的一端，滑动电阻RS的另一端连接到电源BAT的负极。

2.如权利要求1所述的一种锂电池组均衡电路，其特征在于： 所述开关KC为双刀双掷开关。

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