CN207638367U - 一种电池组主动均衡电路 - Google Patents

一种电池组主动均衡电路 Download PDF

Info

Publication number
CN207638367U
CN207638367U CN201721733538.9U CN201721733538U CN207638367U CN 207638367 U CN207638367 U CN 207638367U CN 201721733538 U CN201721733538 U CN 201721733538U CN 207638367 U CN207638367 U CN 207638367U
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
battery module
battery
output end
positive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201721733538.9U
Other languages
English (en)
Inventor
叶梦涓
余卫宇
邓成良
王彩申
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Dongguan University of Technology
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Dongguan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT, Dongguan University of Technology filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201721733538.9U priority Critical patent/CN207638367U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN207638367U publication Critical patent/CN207638367U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种电池组主动均衡电路，所述电路包括电池组与均衡器，所述电池组包括有一个或多个电池模块，各电池模块内设置有多个电池单体，各电池模块的正输入端和负输入端分别连接有开关Sma和开关Smb，均衡器的正输入端和输入端分别通过开关Smc和开关Smd与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和负输出端分别通过开关Sme和开关Smf与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和输出端还分别通过开关Smg和开关Smh与电池模块的正输入端和负输入端连接。本实用新型提供的主动均衡电路，其具有均衡效率高、均衡速度快以及可扩展性强等优点。

Description

一种电池组主动均衡电路
技术领域
本实用新型涉及电池管理系统中的均衡技术领域，尤其涉及一种电池组主动均衡电路。
背景技术
在锂电池实际应用中，大多数情况下需要串联电池组来提供大电压，而电池单体性能的不一致性导致电池组的容量受到容量最小的单体的限制。由于单体容量不一致，充电一段时间后，容量最小的单体最快充满，为了避免过充电池组便不能再进行充电，而实际上其他单体并未充满电，电池组不能充分利用其有效的容量，充电效率不高。放电时也一样。因此为了改善这种情况，需要一种电池组的均衡技术使得电池组在充放电过程中单体的充放电状态的差异性保持在一定范围内。
目前存在的电池组均衡技术主要分为两种：被动均衡和主动均衡。被动均衡就是在单体的两侧并联上一个电阻，当单体的能量过高时便通过并联的电阻将能量消耗掉，由于被动均衡是一种耗能均衡且电阻做功时发出大量热不利于锂电池的热管理，因此被动均衡只适用于低功率的场合。主动均衡可以分为两种：(1)单体到单体之间的均衡。(2)单体与电池组之间的均衡。单体到单体之间的均衡又分为相邻两个单体之间的均衡和任意两个单体之间的均衡。相邻两个单体之间的均衡，能量只在相邻两个单体之间传递，当需要均衡的两个模块距离很远时，需要多次的能量转移，能量转移的过程中又会伴随着能量损失，因此这种方式的均衡时间长，均衡效率低。单体与电池组之间的均衡能量在单体与电池组之间传递，无论能量是从单体转移到电池组还是从电池组转移到单体，由于电池组包含单体，每次能量转移时都会有一部分能量从单体里出来又重新回到单体，均衡速度也不快。
因此，有必要提供一种新的技术方案，以需有效提高均衡效率，并缩短均衡时间缩短，以及在电池增加时能有效扩展电路。
实用新型内容
为克服现有技术的不足及存在的问题，本实用新型提供一种电池组主动均衡电路，该主动均衡电路具有均衡效率高、均衡速度快以及可扩展性强等优点。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种电池组主动均衡电路，所述电路包括电池组与均衡器，所述电池组包括有一个或多个电池模块，各电池模块内设置有多个电池单体，各电池模块的正输入端和负输入端分别连接有开关Sma和开关Smb，均衡器的正输入端和输入端分别通过开关Smc和开关Smd与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和负输出端分别通过开关Sme和开关Smf与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和输出端还分别通过开关Smg和开关Smh与电池模块的正输入端和负输入端连接；若所述电池组包括有多个电池模块，则各电池模块的正输入端相互连接，且各电池模块的负输入端相互连接。
进一步地，所述电池模块内的各电池单体的正极分别通过开关Smja与电池模块的正输出端连接，所述电池模块内的各电池单体的负极分别通过开关Smjb与电池模块的负输出端连接。
优选地，所述均衡器为DC/DC变换器。
较佳地，所述DC/DC变换器包括依次连接的桥式逆变电路、变压器以及整流电路。
优选地，所述桥式逆变电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成，所述整流电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成。
与现有技术相比，本实用新型提供的主动均衡电路具有以下优点：
(1)可以同时均衡多个电池模块，由于均衡器可以并行操作，从而大大提高了模块间均衡速度；
(2)电池模块内均衡是任意电池单体之间的均衡，从而可有效提高电池模块内均衡速度；
(3)能量是在源到目标体的直接转移，可有效避免能量在多次转移中损失，提高了均衡效率；
(4)以模块为单位进行均衡操作，方便以后根据电池增加时扩展电路，增加了灵活性，可扩展性。
附图说明
图1是本实用新型实施例中所述电池组主动均衡电路的电路结构示意框图。
图2是本实用新型实施例中所述均衡器的电路结构示意框图。
图3是本实用新型实施例中所述电池组主动均衡电路的应用于多个电池模块时的电路结构示意框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如附图1所示，一种电池组主动均衡电路，所述电路包括电池组与均衡器，所述电池组包括有一个或多个电池模块，各电池模块内设置有多个电池单体，各电池模块的正输入端和负输入端分别连接有开关Sma和开关Smb，均衡器的正输入端和输入端分别通过开关Smc和开关Smd与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和负输出端分别通过开关Sme和开关Smf与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和输出端还分别通过开关Smg和开关Smh与电池模块的正输入端和负输入端连接。所述电池模块内的各电池单体的正极分别通过开关Smja与电池模块的正输出端连接，所述电池模块内的各电池单体的负极分别通过开关Smjb与电池模块的负输出端连接；若所述电池组包括有多个电池模块，则各电池模块的正输入端相互连接，且各电池模块的负输入端相互连接。
在其中一个优选的实施例中，所述均衡器为DC/DC变换器。作为优选，所述DC/DC变换器包括依次连接的桥式逆变电路、变压器以及整流电路。其中，所述桥式逆变电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成，所述整流电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成。所述DC/DC变换器的具体电路结构如附图2，在此不再详述。
以下对本实用新型的工作原理或工作过程作简要的说明:
本实施例中的主动均衡电路，设电池组的电池模块的数量为m个，电池单体的数量为n个(附图1和附图3中,n的数量为4)，其中m、n为大于或等于1的正整数，具体数量可根据实际需要设置。另外，各电池模块内的电池单体的数量可以相同，也可以不同。附图3是本实施例中所述电池组主动均衡电路的应用于多个电池模块时的电路结构示意框图；在附图3中，电池单体的数量为4个(即n＝4)。在开关Smja与开关Smjb中，所述m的值是指其属于哪一个电池模块，而j则是指其属于哪一个电池单体，如开关S12a与开关S12b，均是指第一个电池模块M1中的第二个电池单体中的开关。
本实施例中的主动均衡电路，其均衡模式包括有模块内均衡和模块间均衡两种均衡模式，其中每个均衡器的输出端包含两组开关：第一组开关Smg、Smh，当电池模块m处于模块间均衡模式时闭合这组开关；第二组开关Sme，Smf，当电池模块m处于模块内均衡模式时闭合这组开关。两组开关不能同时关闭。每个均衡器的输入端包含一组开关：开关Smc、Smd，电池模块间均衡和模块内均衡共用这组开关。每个电池模块包含两组开关：第一组开关Sma、Smb，该组开关用于模块间均衡；第二组开关Smja、Smjb，这一组开关用于模块内均衡，特别地，在该组开关中，电池模块两端的开关也用于模块间均衡，即与第一组开关Sma、Smb直接连接的开关也用于模块内均衡。
具体工作时，以各电池模块的SOC平均值为依据判断需要进行均衡的电池模块，当某个电池模块的SOC平均值超过阈值范围后它将处于模块间均衡模式，SOC平均值最大的模块与SOC平均值最小的模块配对，SOC平均值次大的模块与SOC平均值次小的模块配对，依次配对进行均衡直到需要进行模块间均衡的电池模块全都配对完为止。将每组配对中SOC平均值较大的电池模块连接到它对应的均衡器的输入端对其放电，SOC平均值较小的电池模块连接到该均衡器的输出端对其充电，由此完成电荷在模块间的转移。当电池模块不处在模块间均衡模式时，开始模块内均衡，SOC值最大的电池单体通过所属电池模块对应的均衡器放电，SOC值最小的电池单体通过所属电池模块对应的均衡器充电，最终模块内单体SOC值趋于平衡。当模块间均衡和模块内均衡都结束时均衡结束，电池组内的所有电池的电荷量趋于平衡。
假设电池模块M1的SOC平均值最大且超过预设的阈值范围，电池模块M2的SOC平均值最小，则电池模块M1与M2配对进行均衡：闭合开关S11a，S14b，S1c，S1d，将电池模块M1与均衡器1的输入端相连，闭合开关S1g，S1h，S2a，S2b，将电池模块M2与均衡器1的输出端相连。电池模块M1通过均衡器1放电，电池模块M2通过均衡器1充电，完成电荷在电池模块M1与电池模块M2之间的转移。当电池模块M1的SOC平均值下降到阈值范围之后结束电池模块M1的模块间均衡模式，开始模块内均衡。假设第1节电池单体的SOC值最大且超过阈值范围，第4节电池单体的SOC值最小，则闭合开关S11a，S11b，S1c，S1d，将电池模块M1的第1节电池单体与均衡器1的输入端相连，闭合开关S14a，S14b，S1e，S1f，将电池模块M1的第4节电池单体与均衡器1的输出端相连，从而完成电荷在第1节电池单体与第4节电池单体之间的转移。直到第1节电池单体的SOC值落入阈值范围内，开始第二对电池单体的均衡，直到电池模块M1的所有电池单体的SOC值落入阈值范围，电池模块M1的模块内均衡结束。当所有电池模块的模块内均衡都结束时均衡结束，此时电池组所有单体的电荷量差异保持在一定的范围内。另外，需要说明的是，各开关可以通过电子开关实现，各电子开关可以通过IC或电路主板控制其开关状态。
与现有技术相比，本实施例提供的主动均衡电路具有以下优点：
(1)可以同时均衡多个电池模块，由于均衡器可以并行操作，从而大大提高了模块间均衡速度；
(2)电池模块内均衡是任意电池单体之间的均衡，从而可有效提高电池模块内均衡速度；
(3)能量是在源到目标体的直接转移，可有效避免能量在多次转移中损失，提高了均衡效率；
(4)以模块为单位进行均衡操作，方便以后根据电池增加时扩展电路，增加了灵活性，可扩展性。
上述实施例为本实用新型的较佳的实现方式，并非是对本实用新型的限定，在不脱离本实用新型的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电池组主动均衡电路，其特征在于：所述电路包括电池组与均衡器，所述电池组包括有一个或多个电池模块，各电池模块内设置有多个电池单体，各电池模块的正输入端和负输入端分别连接有开关Sma和开关Smb，均衡器的正输入端和输入端分别通过开关Smc和开关Smd与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和负输出端分别通过开关Sme和开关Smf与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和输出端还分别通过开关Smg和开关Smh与电池模块的正输入端和负输入端连接；若所述电池组包括有多个电池模块，则各电池模块的正输入端相互连接，且各电池模块的负输入端相互连接。
2.根据权利要求1所述的电池组主动均衡电路，其特征在于：所述电池模块内的各电池单体的正极分别通过开关Smja与电池模块的正输出端连接，所述电池模块内的各电池单体的负极分别通过开关Smjb与电池模块的负输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的电池组主动均衡电路，其特征在于：所述均衡器为DC/DC变换器。
4.根据权利要求3所述的电池组主动均衡电路，其特征在于：所述DC/DC变换器包括依次连接的桥式逆变电路、变压器以及整流电路。
5.根据权利要求4所述的电池组主动均衡电路，其特征在于：所述桥式逆变电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成，所述整流电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成。
CN201721733538.9U 2017-12-13 2017-12-13 一种电池组主动均衡电路 Expired - Fee Related CN207638367U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201721733538.9U CN207638367U (zh) 2017-12-13 2017-12-13 一种电池组主动均衡电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201721733538.9U CN207638367U (zh) 2017-12-13 2017-12-13 一种电池组主动均衡电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN207638367U true CN207638367U (zh) 2018-07-20

Family

ID=62862701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201721733538.9U Expired - Fee Related CN207638367U (zh) 2017-12-13 2017-12-13 一种电池组主动均衡电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN207638367U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107872088A (zh) * 2017-12-13 2018-04-03 华南理工大学 一种电池组主动均衡电路及均衡方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107872088A (zh) * 2017-12-13 2018-04-03 华南理工大学 一种电池组主动均衡电路及均衡方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102185159B (zh) 基本单元锂电池组模块、多级锂电池组及充放电均衡方法
CN107872088A (zh) 一种电池组主动均衡电路及均衡方法
CN108134414B (zh) 一种模块化均衡电路及其均衡方式
CN203747439U (zh) 一种能缩短充电时间的可充电电池组结构
CN107733007B (zh) 一种电池组双目标直接均衡电路及均衡方法
CN103956799B (zh) 一种基于多副边变压器的电池组均衡电路及其实现方法
CN102593893A (zh) 一种实现电池组均衡放电的系统
CN109921490A (zh) 一种锂电池均压控制系统以及基于该系统的控制方法
CN105391130B (zh) 基于多相交错变换器的电池均衡电路及其控制方法
CN103560561B (zh) 一种锂电池管理系统的均衡充放电装置
CN105140998A (zh) 基于电感储能的串联电池组双向无损均衡电路
CN108808804A (zh) 一种电池组在线均衡及核容的装置及控制方法
CN103413981A (zh) 电池组容量均衡方法和装置
CN109066846A (zh) 一种模块化电池间均衡电路结构与方法
CN206195384U (zh) 一种可通信的锂电池组智能均衡充放电电路装置
CN102709964A (zh) 一种动力电池组的均衡维护装置
CN108418263A (zh) 一种带有附加电源的可重构均衡电路
CN207638367U (zh) 一种电池组主动均衡电路
CN110391682A (zh) 一种电池充放电电路
CN107370195A (zh) 一种锂离子电池的主动均衡方法
CN116760146A (zh) 一种电池组的主动均衡电路及方法
CN203827031U (zh) 一种基于多副边变压器的电池组均衡电路
CN204947672U (zh) 基于电感储能的串联电池组双向无损均衡电路
CN207117217U (zh) 一种太阳能路灯充放电均衡系统
CN202309118U (zh) 变压器扫描链式蓄电池组均衡电路

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180720

Termination date: 20191213

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee