CN206332476U - 电池均衡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电池均衡装置，包括控制模块、电压采集模块、功率电阻及若干个开关模块，控制模块与电压采集模块电连接，电压采集模块与电池组的若干节电芯电连接，每一节电芯与一个开关模块对应，且通过对应的开关模块分别与控制模块及功率电阻电连接。本实用新型节省功率电阻的数量，从而有效地降低电池均衡装置的制造成本及设计成本，且大大减小了电路板尺寸，较好地满足各个应用领域中对空间紧凑和结构简单方面的要求。同时，本实用新型还可防止功率电阻过热损坏，起到保护功率电阻的作用，且在过均衡时，因双路继电器的线圈两端电压低于吸合电压范围，开关自动断开，起到一定的保护过放作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池均衡装置，特别涉及一种电池被动均衡的装置。
背景技术
电池没有绝对的一致性，在成组后，电池之间的容量差异超出一定的阈值便会影响整个电池组的实际可用容量，所以，电池在成组以后的寿命远远低于单体电池的寿命，主要原因是电池之间的个体差异，导致充电时，容量最大的电池容易过充，放电时，容量最小的电池又容易过放，进入恶性循环，使得个别电池受损，影响整个电池组的充放电特性，电池组容量降低。为了延长电池组的使用寿命，需要对差异的电池进行均衡。
目前，有两种电池均衡方式，分别为主动均衡和被动均衡。主动均衡能量损耗小，但是电路复杂，成本较高，因此目前还是常用被动均衡。但是，被动均衡通常是以每一节电池上并联一个开关和一个功率电阻，以48V钛酸锂电池为例，由20节电芯组成，就需要有20个功率电阻，除了增加成本，还大大增加了电路板尺寸。在当今崇尚空间紧凑和结构简单的汽车时代，是不合时宜的。另外采用同时均衡的方式，会导致电路板发热甚至烧坏元器件。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中电池被动均衡装置浪费成本，增加电路板尺寸，且有可能导致电路板发热甚至烧坏元器件的缺陷，提供一种电池均衡装置。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种电池均衡装置，其特点在于，所述电池均衡装置包括控制模块、电压采集模块、功率电阻及若干个开关模块，所述控制模块与所述电压采集模块电连接，所述电压采集模块与电池组的若干节电芯电连接，每一节电芯与一个开关模块对应，且通过对应的开关模块分别与所述控制模块及所述功率电阻电连接；
所述电压采集模块用于分别采集每一节电芯的电压值，并分别发送至所述控制模块，所述控制模块用于将均衡信号发送至所述若干节电芯中的一节电芯对应的开关模块，所述对应的开关模块接收到均衡信号后闭合，使对应的电芯与所述功率电阻电连接。
较佳地，所述控制模块为MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。
较佳地，所述电压采集模块通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线与所述控制模块电连接。
较佳地，每一个开关模块均包括双路继电器及MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体)管，每一节电芯通过对应的双路继电器的双刀开关与所述功率电阻电连接，且通过对应的双路继电器的线圈及对应的MOS管与所述控制模块电连接。
在本方案中，当电芯的电压降到双路继电器的额定电压以下时，在所述控制模块还没有发出断开指令之前，双路继电器可以先断开开关，从而防止过放。
较佳地，所述电池均衡装置还包括PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻，所述PTC热敏电阻串联至所述功率电阻，每一节电芯通过对应的开关模块与所述PTC热敏电阻电连接。
在本方案中，由于只有一个功率电阻放电，为防止功率电阻过热，在功率电阻上串联一个PTC热敏电阻，随着温度升高阻值也会升高，导致均衡电流变小，在均衡开始时可以大电流均衡，提高均衡速度，在均衡后期可以小电流均衡，防止电芯的电压降到平均电压值以下。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
本实用新型的积极进步效果在于：
本实用新型节省功率电阻的数量，从而有效地降低电池均衡装置的制造成本及设计成本，且大大减小了电路板尺寸，较好地满足各个应用领域中对空间紧凑和结构简单方面的要求。同时，本实用新型还可防止功率电阻过热损坏，起到保护功率电阻的作用，且在过均衡时，因双路继电器的线圈两端电压低于吸合电压范围，开关自动断开，起到一定的保护过放作用。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的电池均衡装置与电芯的电路连接示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
如图1所示，本实施例提供的电池均衡装置包括一个功率电阻1、一个PTC热敏电阻2、n个开关模块、电压采集模块5及控制模块，其中，每一个开关模块分别包括一个双路继电器及一个MOS管组，每一个双路继电器分别包括双刀开关31及线圈32，每一个MOS管组包括NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)管41及PMOS(P-Metal-Oxide-Semiconductor，P型金属-氧化物-半导体)管42，在本实施例中，所述控制模块为MCU6，当然也可选用其他处理芯片。
电压采集模块5分别与需均衡的电池组的n节电芯7电连接，每一节电芯7与一个双路继电器及一个MOS管组对应，每一节电芯7分别通过对应的双刀开关31依次与功率电阻1及PTC热敏电阻2电连接，功率电阻1与PTC热敏电阻2串联，每一节电芯7分别通过对应的线圈32及MOS管组与MCU6电连接，电压采集模块5通过CAN总线与MCU6电连接，在本实施例中，不具体限定各个部件的数量及型号，均可根据实际情况进行相应的调整。
电压采集模块5用于分别采集每一节电芯7的电压值，并分别发送至MCU6，MCU6用于将均衡信号发送至n节电芯7中的一节电芯7对应的开关模块，所述对应的开关模块接收到均衡信号后闭合，使对应的电芯7与功率电阻1电连接。
以下具体说明所述电池均衡装置可以采用的一种使用方式。
电压采集模块可以根据第一预设频率分别采集每一节电芯的电压值，并分别发送至MCU，在本实施例中，所述第一预设频率设定为10ms，即可认为是整个装置的轮询时间，当然也可根据实际情况自行设定。MCU可根据接收到的各个电压值，选择一节电芯，并将均衡信号发送至选择的电芯对应的MOS管组。
以下具体说明给电芯进行均衡的流程。
参考图1所示，以第一个电芯，即G1端所对应的电芯为例，当未收到均衡信号时，G1端为低电平，对应的NMOS管41关断、PMOS管42导通，S1与C1处于导通状态，此时对应的线圈32没有电流流过，因此对应的双刀开关31断开，无法进行均衡。当收到均衡信号时，MCU6使G1端为高电平，即置G1＝“1”，S1与C1断开，与C0导通，此时线圈32有电流流过，双刀开关31闭合，功率电阻1与C1并联，C1放电，从而对电芯进行均衡。
在本实施例中，由于只有一个功率电阻1放电，为防止功率电阻1过热，在功率电阻1上串联一个PTC热敏电阻2，随着温度升高阻值也会升高，导致均衡电流变小，在均衡开始时可以大电流均衡，提高均衡速度，在均衡后期可以小电流均衡，防止电芯的电压降到平均电压值以下。同时，当电芯的电压降到双路继电器的额定电压以下时，在MCU还没有发出断开指令之前，双路继电器可以先断开开关，从而防止过放。
本实施例提供的电池均衡装置可节省功率电阻的数量，从而有效地降低电池均衡装置的制造成本及设计成本，且大大减小了电路板尺寸，较好地满足各个应用领域中对空间紧凑和结构简单方面的要求。同时，还可防止功率电阻过热损坏，起到保护功率电阻的作用，且在过均衡时，因双路继电器的线圈两端电压低于吸合电压范围，开关自动断开，起到一定的保护过放作用。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种电池均衡装置，其特征在于，所述电池均衡装置包括控制模块、电压采集模块、功率电阻及若干个开关模块，所述控制模块与所述电压采集模块电连接，所述电压采集模块与电池组的若干节电芯电连接，每一节电芯与一个开关模块对应，且通过对应的开关模块分别与所述控制模块及所述功率电阻电连接；
所述电压采集模块用于分别采集每一节电芯的电压值，并分别发送至所述控制模块，所述控制模块用于将均衡信号发送至所述若干节电芯中的一节电芯对应的开关模块，所述对应的开关模块接收到均衡信号后闭合，使对应的电芯与所述功率电阻电连接。
2.如权利要求1所述的电池均衡装置，其特征在于，所述控制模块为MCU。
3.如权利要求1所述的电池均衡装置，其特征在于，所述电压采集模块通过CAN总线与所述控制模块电连接。
4.如权利要求1所述的电池均衡装置，其特征在于，每一个开关模块均包括双路继电器及MOS管，每一节电芯通过对应的双路继电器的双刀开关与所述功率电阻电连接，且通过对应的双路继电器的线圈及对应的MOS管与所述控制模块电连接。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的电池均衡装置，其特征在于，所述电池均衡装置还包括PTC热敏电阻，所述PTC热敏电阻串联至所述功率电阻，每一节电芯通过对应的开关模块与所述PTC热敏电阻电连接。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN107978811A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-01 | 天津宝坻紫荆科技有限公司 | 一种可与铅酸电池互换的锂离子太阳能路灯电池 |
| CN108407651A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-08-17 | 开封大学 | 一种双向分散式的动力电池均衡管理系统及方法 |
| CN110015166A (zh) * | 2017-08-31 | 2019-07-16 | 比亚迪股份有限公司 | 电池均衡系统及车辆 |
| CN113489118A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-08 | 蜂巢能源科技有限公司 | 基于电池组的均衡方法、装置、系统、车辆及存储介质 |
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