CN208062204U - 电池修复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池修复装置，包括BMS控制单元，分别与待修复电池组的每一个电芯的正极、负极电连接，用于输出电压平均值，还用于输出目标电芯的编号和电压值，目标电芯为电压最小的电芯；电池修复装置还包括：主控制单元、选通单元、DC/DC变换器；主控制单元与BMS控制单元电连接，用于根据电压平均值设置DC/DC变换器的输出电压；选通单元的电压输入端与DC/DC变换器的电压输出端电连接；主控制单元还用于根据编号发送选通指令，选通指令用于将选通单元的电压输出端与目标电芯的两极连接，连接后，目标电芯通过选通单元从DC/DC变换器获取电能。该电池修复装置能够快速对电芯进行均衡修复。

Description

电池修复装置

技术领域

本实用新型涉及电池保护技术领域，特别涉及一种电池修复装置。

背景技术

国内外新能源汽车，特别是电动汽车的产业化发展在日益加快，单体电池在制造过程中产生的先天差异以及在使用过程中所处的环境差异导致单体电池之间的一致性逐渐变差，从而会影响到电池组的容量利用以及使用寿命等，于是动力电池一致性问题的解决成为电动汽车产业健康发展的关键。

当前通常会通过内部的均衡电路，以实现电压改变，但是电压的改变比较缓慢，使用者不会根据电池性能的变化而改变使用方式，特别是在各单体电池之间一致性已经影响到整个电池组的使用或者无法使用，由于各单体电池配对的差异，各单体电池容量、内阻、放电特性、使用温度、寿命等存在差异，非常容易使得电池组容量失效。

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对电池组的均衡效果和均衡效率不高的缺陷，提供一种电池修复装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种电池修复装置，包括BMS(电池管理系统)控制单元，BMS控制单元分别与待修复电池组的每一个电芯的正极、负极电连接，用于获取待修复电池组的每一个电芯的电压值，BMS控制单元包括平均电压输出端，平均电压输出端用于输出电压平均值，电压平均值为待修复电池组的电芯的电压值的平均值，BMS控制单元还用于输出目标电芯的编号，目标电芯为电压最小的电芯；

电池修复装置还包括：主控制单元、选通单元、DC/DC变换器(转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器)；

主控制单元与BMS控制单元电连接，用于获取电压平均值，并根据电压平均值设置DC/DC变换器的输出电压，使DC/DC变换器的输出电压等于电压平均值；

选通单元的电压输入端与DC/DC变换器的电压输出端电连接；

主控制单元还用于获取目标电芯的编号，并根据编号发送选通指令，选通指令用于将选通单元的电压输出端与目标电芯的两极连接，连接后，目标电芯通过选通单元从DC/DC变换器获取电能。

较佳地，选通单元包括多个分支继电器，多个分支继电器的一组触点分别对应连接，形成电压接收端，用于接收DC/DC变换器的输出电压；多个分支继电器的另一组触点分别与每一个电芯的正极、负极对应电连接。

较佳地，电池修复装置还包括继电器互锁单元，继电器互锁单元的输入端与主控制单元电连接，用于接收选通指令，继电器互锁单元的输出端分别与多个分支继电器对应电连接，用于控制对应的分支继电器的闭合或断开；继电器互锁单元接收选通指令后，将与目标电芯连接的分支继电器闭合，将其他分支继电器断开。

较佳地，继电器互锁单元包括选通指令译码电路，选通指令译码电路的输入端作为继电器互锁单元的输入端，选通指令译码电路包括多个译码输出端，每一个译码输出端均为一比特，每一个译码输出端分别通过一个反相单元与分支继电器对应电连接；反相单元的输出端为高电平时，分支继电器闭合。

较佳地，反相单元包括串联的第一电阻和第二电阻、串联的第三电阻和第四电阻，第一电阻与第二电阻的连接端与一个译码输出端对应连接，第三电阻与第四电阻的连接端与第一晶体管的漏极连接，第一电阻的另一端与第三电阻的另一端共同与电源端连接，第二电阻的另一端与第一晶体管的栅极连接，第四电阻的另一端与第二晶体管的栅极连接，第一晶体管的源极、第二晶体管的源极共同与接地端连接，第二晶体管的漏极作为反相单元的输出端。

较佳地，选通单元还包括一前置继电器，前置继电器的一组触点作为选通单元的电压输入端，前置继电器的另一组触点与电压接收端电连接，主控制单元还用于控制前置继电器的闭合或断开。

较佳地，前置继电器的另一组触点通过串联的第五电阻和第六电阻连接，第五电阻和第六电阻的连接端用于输出反馈电压，主控制单元与第五电阻和第六电阻的连接端电连接，用于获取反馈电压；BMS控制单元还用于输出目标电芯的电压值，主控制单元还用于获取目标电芯的电压值，并用于将反馈电压与目标电芯的电压值比较；当反馈电压与目标电芯的电压值相等时，主控制单元还用于将前置继电器闭合。

较佳地，多个分支继电器的另一组触点分别通过一保险丝与每一个电芯的正极、负极对应电连接。

较佳地，DC/DC变换器的输出电流为1安培。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的电池修复装置能够快速对电芯进行均衡修复，延长电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的电池修复装置的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例2的电池修复装置的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例2的电池修复装置的继电器互锁单元的结构示意图。

具体实施方式

下面通过较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

实施例1

本实施例的电池修复装置，用于对待修复电池组进行修复，参照图1，待修复电池组2由n个电芯B1、B2……Bn串联组成。如图1所示，该电池修复装置包括BMS控制单元101，BMS控制单元101分别与待修复电池组2的每一个电芯的正极、负极电连接，用于获取待修复电池组的每一个电芯的电压值，设电芯B1、B2……Bn的电压值分别为V1、V2……Vn。BMS控制单元101包括平均电压输出端，平均电压输出端用于输出电压平均值Vavg，电压平均值为待修复电池组2的电芯的电压值的平均值，即，Vavg＝(V1+V2+……+Vn)/n。BMS控制单元101还用于输出目标电芯的编号，目标电芯为电压最小的电芯。如图1所示，电池修复装置还包括：主控制单元102、选通单元103、DC/DC变换器104。主控制单元102与BMS控制单元101电连接，用于获取电压平均值Vavg，并根据电压平均值设置DC/DC变换器104的输出电压，使DC/DC变换器104的输出电压等于电压平均值，即DC/DC变换器104的电压输出端C+和C-之间的电压等于电压平均值Vavg。选通单元103的电压输入端与DC/DC变换器的电压输出端C+和C-电连接。主控制单元102还用于获取目标电芯的编号，并根据编号发送选通指令，选通指令用于将选通单元103的电压输出端与目标电芯的两极连接，连接后，目标电芯通过选通单元从DC/DC变换器获取电能。

具体实施时，参照图1，选通单元103包括多个分支继电器K1、K2……Kn，多个分支继电器K1、K2……Kn的一组触点分别对应连接，形成电压接收端(如图所示Vi1、Vi2，其中，Vi2与接地端GND连接)，用于接收DC/DC变换器的输出电压；多个分支继电器K1、K2……Kn的另一组触点分别对应与一个电芯的正极、负极对应电连接，例如，分支继电器K1的另一组触点与电芯B1的正极、负极对应连接，分支继电器K2的另一组触点与电芯B2的正极、负极对应连接，依此类推。分支继电器K1、K2……Kn分别由控制端P1、P2……Pn控制。例如，当P1为高电平时，分支继电器K1闭合，电芯B1通过选通单元从DC/DC变换器获取电能。

本实施例的电池修复装置启动工作后，BMS控制单元101获取电芯B1、B2……Bn的电压值，并向主控制单元102输出电压平均值Vavg，并向输出目标电芯(电压值最小的电芯)的编号。BMS控制单元101与主控制单元102之间通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线连接，进行数据传输。假设，电压平均值Vavg为2.73伏，电芯B2的电压值最小，为2.70伏。则主控制单元102将DC/DC变换器104的输出电压设置为2.73伏，并将控制端P2设置为高电平。于是，分支继电器K2闭合，DC/DC变换器104对电芯B2充电。当电芯B2的电压达到电压平均值2.73伏时，充电结束，主控制单元102将分支继电器K2断开。然后，BMS控制单元101再次检测电芯B1、B2……Bn的电压值，并向主控制单元102输出新的电压平均值和新的目标电芯的编号，该电池修复装置将对新的目标电芯进行修复操作。依此类推，电池修复装置将待修复电池组中需要修复的电芯逐一进行修复，直到待修复电池组中的各个电芯的电压一致，本次修复结束。

在修复的过程中，主控制单元102还可以为DC/DC变换器设置输出电流的大小，例如，1安培，使得DC/DC变换器为目标电芯进行快速安全的充电。

本实施例的电池修复装置，无须改变待修复电池组的外观，即能够使得待修复电池组内的各个电芯的电压快速趋于一致，确保电池组性能可以充分发挥，延长电芯的使用寿命，并保证电池组在使用过程中的安全。

为了确保充电操作的安全性，参照图1，选通单元103还包括一前置继电器K0(由控制端P0控制)，前置继电器K0的一组触点作为选通单元的电压输入端，与DC/DC变换器104的电压输出端C+、C-连接，前置继电器K0的另一组触点与电压接收端Vi1、Vi2电连接，主控制单元102还用于控制前置继电器K0的闭合或断开。当前置继电器K0闭合时，才可以进行充电操作。

进一步地，如图1所示，前置继电器K0的另一组触点通过串联的第五电阻R5和第六电阻R6连接，第五电阻R5和第六电阻R6的连接端ADC1用于输出反馈电压，主控制单元102与第五电阻和第六电阻的连接端ADC1电连接，用于获取反馈电压Vfb。BMS控制单元101还用于输出目标电芯的电压值Vd，主控制单元102还用于获取目标电芯的电压值Vd，并用于将反馈电压Vfb与目标电芯的电压值Vd比较；当反馈电压Vfb与目标电芯的电压值Vd相等时，主控制单元还用于将前置继电器K0闭合。例如，当电芯B2为目标电芯(设其电压为2.70伏)时，主控制单元102从BMS控制单元101获取目标电芯的电压值Vd为2.70伏。主控制单元102将分支继电器K2闭合。然后，主控制单元102通过连接端ADC1获取反馈电压Vfb。正常情况下，反馈电压Vfb应当与目标电芯的电压值Vd相等，均为2.70伏。主控制单元102则将控制端P0设置为高电平，前置继电器K0闭合，电芯B2获取电能。但是，如果发生了误操作，例如，主控制单元102将分支继电器K1闭合，则主控制单元102通过连接端ADC1获取的反馈电压与电芯B1的电压相等(假设为2.76伏)，其与目标电芯的电压值Vd(2.70伏)不相等，主控制单元102则判断发生了误操作，不会将前置继电器K0闭合，并且会将分支继电器K1断开，并重新获取目标电芯的编号和电压值Vd。这样可以有效避免发生误操作而对该电池修复装置的组成单元或待修复电池组的电芯造成损坏。

参照图1，分支继电器K1、K2……Kn的另一组触点分别通过保险丝F1、F2、F3……F(n-1)、Fn与电芯B1、B2……Bn的正极、负极对应电连接，防止发生电路故障时，相关线路上产生大电流，造成电芯损坏。

实施例2

本实施例的电池修复装置与实施例1的电池修复装置的区别在于，如图2所示，本实施例的电池修复装置还包括继电器互锁单元105，继电器互锁单元105的输入端与主控制单元102电连接，用于接收选通指令，继电器互锁单元105的输出端分别与分支继电器K1、K2……Kn的控制端对应电连接，用于控制对应的分支继电器的闭合或断开；继电器互锁单元接收选通指令后，将与目标电芯连接的分支继电器闭合，将其他分支继电器断开，即，当其中一个分支继电器闭合时，确保其他分支继电器不会闭合，形成继电器互锁，形成安全保护电路。

具体实施时，参照图3，继电器互锁单元105包括选通指令译码电路1051，选通指令译码电路1051的输入端作为继电器互锁单元105的输入端，与主控制单元102电连接，用于接收主控制单元102发送的选通指令。选通指令译码电路1051包括n个译码输出端D1、D2(图中未示出)……Dn，每一个译码输出端均为一比特，每一个译码输出端分别通过一个反相单元与一个分支继电器对应电连接，如图3所示，译码输出端D1与反相单元1052电连接；译码输出端Dn与反相单元电连接；未示出的部分依此类推。反相单元的输出端作为对应的分支继电器的控制端，如图3所示，反相单元1052的输出端与分支继电器K1的控制端P1连接，当控制端P1为高电平时，分支继电器K1闭合；译码输出端Dn经过反相单元后，输出至分支继电器Kn的控制端Pn，用于控制分支继电器Kn；未示出的部分依此类推。

为了获得较好的开关性能，如图3所示，反相单元1052包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2、串联的第三电阻R3和第四电阻R4，第一电阻R1与第二电阻R2的连接端与对应的译码输出端对应连接，第三电阻R3与第四电阻R4的连接端与第一晶体管T1的漏极连接，第一电阻R1的另一端与第三电阻R3的另一端共同与电源端VCC连接，第二电阻R2的另一端与第一晶体管T1的栅极连接，第四电阻R4的另一端与第二晶体管T2的栅极连接，第一晶体管T1的源极、第二晶体管T2的源极共同与接地端GND连接，第二晶体管T2的漏极作为反相单元1052的输出端。

当目标电芯为电芯B1时，主控制单元102发出选通指令，选通指令译码电路1051接收该选通指令后，在译码输出端D1上输出低电平，在译码输出端D2……Dn上输出高电平。经过对应的反相单元后，控制端P1为高电平，控制端P2……Pn均为低电平。因此，分支继电器K1闭合，电芯B1获得充电，在充电完成之前，其他分支继电器均被锁定，保持断开状态，其他电芯均不能进入充电状态。

本实用新型的电池修复装置能够快速对电芯进行均衡修复，延长电池的使用寿命。

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，这些仅是举例说明，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 (9)

1.一种电池修复装置，包括BMS控制单元，所述BMS控制单元分别与待修复电池组的每一个电芯的正极、负极电连接，用于获取待修复电池组的每一个电芯的电压值，所述BMS控制单元包括平均电压输出端，所述平均电压输出端用于输出电压平均值，所述电压平均值为待修复电池组的电芯的电压值的平均值，所述BMS控制单元还用于输出目标电芯的编号，所述目标电芯为电压最小的电芯；

其特征在于，所述电池修复装置还包括：主控制单元、选通单元、DC/DC变换器；

所述主控制单元与所述BMS控制单元电连接，用于获取所述电压平均值，并根据所述电压平均值设置所述DC/DC变换器的输出电压，使所述DC/DC变换器的输出电压等于所述电压平均值；

所述选通单元的电压输入端与所述DC/DC变换器的电压输出端电连接；

所述主控制单元还用于获取所述目标电芯的编号，并根据所述编号发送选通指令，所述选通指令用于将所述选通单元的电压输出端与所述目标电芯的两极连接，连接后，所述目标电芯通过所述选通单元从所述DC/DC变换器获取电能。

2.如权利要求1所述的电池修复装置，其特征在于，所述选通单元包括多个分支继电器，多个所述分支继电器的一组触点分别对应连接，形成电压接收端，用于接收所述DC/DC变换器的输出电压；多个所述分支继电器的另一组触点分别与每一个电芯的正极、负极对应电连接。

3.如权利要求2所述的电池修复装置，其特征在于，所述电池修复装置还包括继电器互锁单元，所述继电器互锁单元的输入端与所述主控制单元电连接，用于接收所述选通指令，所述继电器互锁单元的输出端分别与多个所述分支继电器对应电连接，用于控制对应的分支继电器的闭合或断开；所述继电器互锁单元接收所述选通指令后，将与所述目标电芯连接的分支继电器闭合，将其他分支继电器断开。

4.如权利要求3所述的电池修复装置，其特征在于，所述继电器互锁单元包括选通指令译码电路，所述选通指令译码电路的输入端作为继电器互锁单元的输入端，所述选通指令译码电路包括多个译码输出端，每一个所述译码输出端均为一比特，每一个所述译码输出端分别通过一个反相单元与所述分支继电器对应电连接；所述反相单元的输出端为高电平时，所述分支继电器闭合。

5.如权利要求4所述的电池修复装置，其特征在于，所述反相单元包括串联的第一电阻和第二电阻、串联的第三电阻和第四电阻，所述第一电阻与所述第二电阻的连接端与一个所述译码输出端对应连接，所述第三电阻与所述第四电阻的连接端与第一晶体管的漏极连接，所述第一电阻的另一端与所述第三电阻的另一端共同与电源端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一晶体管的栅极连接，所述第四电阻的另一端与第二晶体管的栅极连接，所述第一晶体管的源极、所述第二晶体管的源极共同与接地端连接，所述第二晶体管的漏极作为所述反相单元的输出端。

6.如权利要求2所述的电池修复装置，其特征在于，所述选通单元还包括一前置继电器，所述前置继电器的一组触点作为所述选通单元的电压输入端，所述前置继电器的另一组触点与所述电压接收端电连接，所述主控制单元还用于控制所述前置继电器的闭合或断开。

7.如权利要求6所述的电池修复装置，其特征在于，所述前置继电器的另一组触点通过串联的第五电阻和第六电阻连接，所述第五电阻和第六电阻的连接端用于输出反馈电压，所述主控制单元与所述第五电阻和第六电阻的连接端电连接，用于获取所述反馈电压；所述BMS控制单元还用于输出所述目标电芯的电压值，所述主控制单元还用于获取所述目标电芯的电压值，并用于将所述反馈电压与所述目标电芯的电压值比较；当所述反馈电压与所述目标电芯的电压值相等时，所述主控制单元还用于将所述前置继电器闭合。

8.如权利要求2所述的电池修复装置，其特征在于，多个所述分支继电器的另一组触点分别通过一保险丝与每一个电芯的正极、负极对应电连接。

9.如权利要求1所述的电池修复装置，其特征在于，所述DC/DC变换器的输出电流为1安培。