CN204559135U - 电量的均衡系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电量的均衡系统。该电量的均衡系统包括电池组，其包括多个单体电池，多个单体电池串联连接；采集模块，与电池组连接，用于采集每个单体电池的电压值；处理模块，与采集模块连接，获取电压值，并根据电压值生成第一控制信号和第二控制信号；开关模块，其控制端与处理模块连接，从处理模块获取第一控制信号，并根据第一控制信号断开或闭合；均衡模块，分别与开关模块、处理模块以及电池组连接，用于根据处理模块的第二控制信号对电池组进行均衡。通过以上方式，本实用新型结构简单，均衡电流恒定，实现高效率均衡。
Description
技术领域
本实用新型涉及电量均衡技术领域，特别是涉及一种电量的均衡系统。
背景技术
现有技术的电池组主动均衡技术，主要通过利用电感或者电容等储能器件结合开关切换矩阵，能够将能量富余的单体电池的电量转移到能量欠缺的单体电池上，进而达到电能平衡的目的。
其中，现有技术的电池组主动均衡技术的电路复杂，器件多，成本高，可靠性低，在多串电池组应用中当能量低的单体电池与能量高的单体电池较远时所需的均衡时间较长，并且不能实现恒流均衡。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种电量的均衡系统，结构简单，均衡电流恒定，实现高效率均衡。
本实用新型提供一种电量的均衡系统，其包括电池组，其包括多个单体电池，多个单体电池串联连接；采集模块，与电池组连接，用于采集每个单体电池的电压值；处理模块，与采集模块连接，获取电压值，并根据电压值生成第一控制信号和第二控制信号；开关模块，其控制端与处理模块连接，从处理模块获取第一控制信号，并根据第一控制信号断开或闭合；均衡模块，分别与开关模块、处理模块以及电池组连接，用于根据处理模块的第二控制信号对电池组进行均衡。
其中，均衡模块为隔离双向DC/DC模块，隔离双向DC/DC模块的第一端和第二端与电池组的第一单体电池连接，隔离双向DC/DC模块的第三端和第四端通过开关模块与其他单体电池连接，隔离双向DC/DC模块的控制端与处理模块连接，以获取第二控制信号；隔离双向DC/DC模块根据第二控制信号对第一单体电池和其他单体电池进行均衡。
其中，处理模块获取最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池，处理模块控制与大电压的单体电池或者最小电压的单体电池对应的开关模块闭合，最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块与第一单体电池连接。
其中，处理模块判断满足均衡启动条件包括：最小电压的单体电池的压值大于或等于预设的均衡启动电压阈值；且最大电压的单体电池的压值与最小电压的单体电池的压值的差值大于或等于预设的均衡启动差值；且电池组正常工作。
其中，在第一单体电池为最小电压的单体电池时，最大电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块与第一单体电池连接，处理模块发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块，以使最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块转移到第一单体电池，直至处理模块判断不满足均衡启动条件；在第一单体电池为最大电压的单体电池时，最小电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块与第一单体电池连接，处理模块发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块，以使第一单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块转移到最小电压的单体电池，直至处理模块判断不满足均衡启动条件；在第一单体电池的电压值大于最小电压的单体电池的电压值，且第一单体电池的电压值小于最大电压的单体电池的电压值，电池组充电时，处理模块发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块，最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块转移到第一单体电池，均衡预设的时间后，第一单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块转移到最小电压的单体电池，直至处理模块判断不满足均衡启动条件；在第一单体电池的电压值大于最小电压的单体电池的电压值，且第一单体电池的电压值小于最大电压的单体电池的电压值，电池组放电时，处理模块发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块，第一单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块转移到最小电压的单体电池，均衡预设的时间后，最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块转移到第一单体电池，直至处理模块判断不满足均衡启动条件。
其中，均衡系统还包括第一开关，第一开关连接在第一单体电池和隔离双向DC/DC模块之间，第一开关的控制端与处理模块连接，处理模块控制第一开关断开或闭合。
通过上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过均衡模块，分别与开关模块、处理模块以及电池组连接，用于根据处理模块的第二控制信号对电池组进行均衡，结构简单，均衡电流恒定，实现高效率均衡。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本实用新型第一实施例的电量的均衡系统的结构示意图；
图2是本实用新型第一实施例的电量均衡的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参见图1所示，图1是本实用新型第一实施例的电量的均衡系统的结构示意图。如图1所示，本实施例所揭示的电量的均衡系统1包括电池组10、采集模块11、处理模块12、开关模块13以及均衡模块14。
其中，电池组10包括多个单体电池101，多个单体电池101串联连接，单体电池101可以为锂离子蓄电池、锂聚合物电池、铅蓄电池，镍镉电池、镍氢电池等电池。
其中，采集模块11与电池组10连接，用于采集每个单体电池101的电压值，采集模块11还可以采集每个单体电池101的状态，例如单体电池101的电流或者单体电池101的温度等状态。处理模块12与采集模块11连接，用于从采集模块11获取每个单体电池101的电压值，处理模块12优选为嵌入式处理模块，例如嵌入式处理模块为MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)处理器或者ARM(Advanced RISCMachine，高级精简指令集机器)处理器。
开关模块13连接在电池组10和均衡模块14之间，开关模块13的控制端131与处理模块12连接，以从处理模块12获取第一控制信号；开关模块13根据第一控制信号进行断开或闭合。优选地，开关模块13为单体电池101选通开关阵列。
均衡模块14还与电池组10的第一单体电池102连接，用于均衡单体电池101之间的电量。均衡模块14的控制端145与处理模块12连接，以从处理模块12获取第二控制信号，第二控制信号优选为均衡控制信号。
可选地，均衡系统1还包括第一开关K1，第一开关K1连接在第一单体电池102和均衡模块14之间，第一开关K1的控制端与处理模块12连接。具体地，第一开关K1的一端与第一单体电池102的正极，另一端与均衡模块14连接，处理模块12控制第一开关K1的断开或闭合。
具体而言，均衡模块14优选为隔离双向DC/DC模块，隔离双向DC/DC模块14的第一端141和第二端142与电池组10的第一单体电池102连接，隔离双向DC/DC模块14的第三端143和第四端144通过开关模块13与电池组10的其他单体电池连接，隔离双向DC/DC模块14的控制端145与处理模块12连接，以获取第二控制信号。
处理模块12通过采集模块11获取最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池，并判断是否满足均衡启动条件。其中，满足均衡启动条件包括：最小电压的单体电池的压值大于或等于预设的均衡启动电压阈值；且最大电压的单体电池的压值与最小电压的单体电池的压值的差值大于或等于预设的均衡启动差值；并且电池组10正常工作，即电池组10正常充放电。若处理模块12判断不满足均衡启动条件，则停止均衡。
若处理模块12判断满足均衡启动条件，则处理模块12控制与最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池对应的开关模块13闭合，即最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池通过开关模块13与隔离双向DC/DC模块14的第三端143和第四端144连接，最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块14与第一单体电池102连接。
在处理模块12控制与最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池对应的开关模块13闭合时，处理模块12还控制第一开关K1闭合，第一单体电池102与隔离双向DC/DC模块14的第一端141和第二端142连接。
在第一单体电池102为最小电压的单体电池时，最大电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块14与第一单体电池102连接，处理模块12发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块14，以使最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到第一单体电池102，直至处理模块12判断不满足均衡启动条件，则停止均衡，即处理模块12发送第二控制信号到隔离双向DC/DC模块14，以控制隔离双向DC/DC模块14停止电量转移，然后处理模块12控制第一开关K1和开关模块13均断开。
在第一单体电池102为最大电压的单体电池时，最小电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块14与第一单体电池102连接，处理模块12发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块14，以使第一单体电池104的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到最小电压的单体电池，直至处理模块12判断不满足均衡启动条件，则停止均衡。
在第一单体电池102的电压值大于最小电压的单体电池的电压值，且第一单体电池102的电压值小于最大电压的单体电池的电压值，电池组10充电时，处理模块12发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块14，最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到第一单体电池102，均衡预设的时间后，第一单体电池102的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到最小电压的单体电池，直至处理模块12判断不满足均衡启动条件，则停止均衡。
在第一单体电池102的电压值大于最小电压的单体电池的电压值，且第一单体电池102的电压值小于最大电压的单体电池的电压值，电池组10放电时，处理模块12发送第二控制信号至隔离双向DC/DC模块14，第一单体电池102的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到最小电压的单体电池，均衡预设的时间后，最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到第一单体电池102，直至处理模块12判断不满足均衡启动条件，则停止均衡。
在其他实施例中，本领域的普通技术人员完全可以利用最大SOC的电池单体代替最大电压的单体电池，最小SOC的电池单体代替最小电压的单体电池，以实现电量均衡。
本实施例通过设置均衡模块14，分别与开关模块13、处理模块12以及电池组10连接，用于根据处理模块12的第二控制信号对电池组10进行均衡，结构简单，均衡电流恒定，实现高效率均衡；此外，以单体电池作为均衡单位，可以实现电量直接从电量富余的单体电池转移到电量欠缺的单体电池，均衡速度更快且避免了均衡电流适配；另外，可靠性更高，降低了隔离双向DC/DC模块14的设计难度，体积更小，成本更低。
本实用新型还提供一种电量均衡的方法，其在第一实施例所揭示的电量的均衡系统1的基础进行描述。如图2所示，本实施例所揭示的方法包括：
S201：获取电池组10的每个电池单体的电压值；
S202：根据电压值生成第一控制信号和第二控制信号；
S203：根据第一控制信号控制开关模块13断开或闭合；
S204：根据第二控制信号对电池组10进行均衡。
在S201中，通过获取电池组10的每个电池单体的电压值，以获取最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池。
在S203之前，判断是否满足均衡启动的条件，其中均衡启动的条件包括：最小电压的单体电池的压值大于或等于预设的均衡启动电压阈值；且最大电压的单体电池的压值与最小电压的单体电池的压值的差值大于或等于预设的均衡启动差值；且电池组10正常工作；若是，则根据第一控制信号控制与最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池对应的开关模块13闭合，并根据第二控制信号对电池组10进行均衡。
在S204中，在电池组10的第一单体电池102为最小电压的单体电池时，最大电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块14与第一单体电池102连接，根据第二控制信号将最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到第一单体电池，直至判断不满足均衡启动条件，停止均衡；
在第一单体电池102为最大电压的单体电池时，最小电压的单体电池通过隔离双向DC/DC模块14与第一单体电池102连接，根据第二控制信号将第一单体电池102的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到最小电压的单体电池，直至判断不满足均衡启动条件，停止均衡；
在第一单体电池102的电压值大于最小电压的单体电池的电压值，且第一单体电池102的电压值小于最大电压的单体电池的电压值，电池组10充电时，根据第二控制信号将最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到第一单体电池102，均衡预设的时间后，根据第二控制信号将第一单体电池102的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到最小电压的单体电池，直至判断不满足均衡启动条件，停止均衡；
在第一单体电池102的电压值大于最小电压的单体电池的电压值，且第一单体电池102的电压值小于最大电压的单体电池的电压值，电池组10放电时，根据第二控制信号将第一单体电池102的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到最小电压的单体电池，均衡预设的时间后，根据第二控制信号将最大电压的单体电池的电量通过隔离双向DC/DC模块14转移到第一单体电池102，直至判断不满足均衡启动条件，停止均衡。
综上所述，本实用新型通过设置均衡模块，分别与开关模块、处理模块以及电池组连接，用于根据处理模块的第二控制信号对电池组进行均衡，结构简单，均衡电流恒定，实现高效率均衡。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种电量的均衡系统，其特征在于，所述均衡系统包括：
电池组，其包括多个单体电池，所述多个单体电池串联连接；
采集模块，与所述电池组连接，用于采集每个所述单体电池的电压值；
处理模块，与所述采集模块连接，获取所述电压值，并根据所述电压值生成第一控制信号和第二控制信号；
开关模块，其控制端与所述处理模块连接，从所述处理模块获取所述第一控制信号，并根据所述第一控制信号断开或闭合；
均衡模块，分别与所述开关模块、处理模块以及电池组连接，用于根据所述处理模块的第二控制信号对所述电池组进行均衡。
2.根据权利要求1所述的均衡系统，其特征在于，所述均衡模块为隔离双向DC/DC模块，所述隔离双向DC/DC模块的第一端和第二端与所述电池组的第一单体电池连接，所述隔离双向DC/DC模块的第三端和第四端通过所述开关模块与其他所述单体电池连接，所述隔离双向DC/DC模块的控制端与所述处理模块连接，以获取所述第二控制信号；所述隔离双向DC/DC模块根据所述第二控制信号对所述第一单体电池和所述其他单体电池进行均衡。
3.根据权利要求2所述的均衡系统，其特征在于，所述处理模块获取最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池，所述处理模块控制与所述大电压的单体电池或者最小电压的单体电池对应的所述开关模块闭合，所述最大电压的单体电池或者最小电压的单体电池通过所述隔离双向DC/DC模块与所述第一单体电池连接。
4.根据权利要求3所述的均衡系统，其特征在于，所述处理模块判断满足均衡启动条件包括：
所述最小电压的单体电池的压值大于或等于预设的均衡启动电压阈值；
且所述最大电压的单体电池的压值与所述最小电压的单体电池的 压值的差值大于或等于预设的均衡启动差值；
且所述电池组正常工作。
5.根据权利要求3所述的均衡系统，其特征在于，所述均衡系统还包括第一开关，所述第一开关连接在所述第一单体电池和所述隔离双向DC/DC模块之间，所述第一开关的控制端与所述处理模块连接，所述处理模块控制所述第一开关断开或闭合。
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| CN104393631A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-03-04 | 东莞钜威新能源有限公司 | 电量的均衡系统及其均衡的方法 |
| CN107706967A (zh) * | 2017-06-19 | 2018-02-16 | 广州汇安科技有限公司 | 一种移动电源装置的电量均衡系统及其控制方法 |
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