CN211127189U - 一种带有均衡电路的电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有均衡电路的电池组，包括：M个并联的电池组，所述电池组单个支路包括串联的N个单体电池、单体电池开关、极性切换装置、均衡电路，所述单体电池两端分别连接单体电池开关，极性切换装置两端分别连接单体电池开关和均衡电路，N＝4*n‑1，M≥1，n、M为正整数。有益效果使用外接双向电源储存和释放能量，利用外接双向电源储存电压高的单体电池多出的能量，也可以给电压低的单体电池充电，实现“削峰填谷”，节省能量，使用极性切换装置，根据需求转换输出电压值，可匹配多种电池，而且提高充放电效率；具有元器件少，电路简单可靠的特点；耐压高，能有效避免高压对元器件的损坏以及降低元器件的成本。

Description

一种带有均衡电路的电池组

技术领域

本实用新型涉及电力能源储能技术领域，尤其是涉及用于电池组均衡的一种带有均衡电路的电池组。

背景技术

伴随着新能源产业的发展，尤其以电动汽车产业以及相应储能系统的广阔前景，使得动力电池产业也逐步得到了快速的发展。为了使得电池的电压、功率和能量能够满足电动汽车应用以及储能系统应用的等级要求，通常将单体电池经串并联后组合使用。然而，串并联组合使用后的电池组性能相比于单体电池要明显下降，同时，当电池组内存在个别电池性能大幅度降低的时候，轻则可能整个电池组报废，重则导致电池燃烧甚至爆炸继而引发安全事故。因此，电池均衡的管理在电池组使用中占据重要地位，也引起了行内人员的广泛关注。

在现有的相关均衡技术实际应用中，对电池组的均衡管理主要通过在电池充、放电过程中，采集单体电池的相关信息，以此判断是否需要开启均衡，并对电池进行均衡处理，通常使用的方法是在单体电池两端或电池组两端并联一个电阻，借助电阻来消耗电压高的单体电池的能量，以达到电池容量、电压均衡的目的，该方法虽然能够起到一定的均衡作用，但是使用电阻将电压高的单体电池的能量通过发热释放，浪费了电池能量，而且对于电压低的单体电池又需要额外给其充电，效率较低，而且较复杂。

实用新型内容

针对上述背景技术所阐述的问题，本实用新型提供一种带有均衡电路的电池组，利用外接电源来储存电压高的单体电池容量，给电压低的单体电池充电，并且使用极性转换装置，有效控制单体电池的充放电电流，保证单体电池均衡后的电压的一致性。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种带有均衡电路的电池组，包括：M个并联的电池组，所述电池组单个支路包括串联的N个单体电池、单体电池开关、极性切换装置、均衡电路，所述单体电池两端分别连接单体电池开关，极性切换装置两端分别连接单体电池开关和均衡电路，N＝4*n-1，M≥1，n、M为正整数。

上述技术方案中，所述单体电池开关的数量为8*n。

上述技术方案中，所述均衡电路任一选择双向恒压电源或恒流电源。

上述技术方案中，所述电池均衡电路还包括控制器，每个单体电池两端并联一个控制器。

上述技术方案中，所述极性切换装置为双向电压切换装置。

上述技术方案中，所述单体电池开关为电力电子开关，为IGBT等电子开关器件。

本实用新型相比现有的电池均衡电路的显著优点和有益效果，具体体现为：使用外接双向电源储存和释放能量，利用外接双向电源储存电压高的单体电池多出的能量，也可以给电压低的单体电池充电，实现“削峰填谷”，节省能量，使用极性切换装置，根据需求转换输出电压值，可匹配多种电池，而且提高充放电效率；具有元器件少，电路简单可靠的特点；耐压高，能有效避免高压对元器件的损坏以及降低元器件的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例电池均衡电路示意图。

其中：11是单体电池1、12是单体电池2、13是单体电池3、14 是单体电池4、15是单体电池5、16是单体电池6、17是单体电池7、 21是单体电池开关1、22是单体电池开关2、23是单体电池开关3、24 是单体电池开关4、25是单体电池开关5、26是单体电池开关6、27 是单体电池开关7、28是单体电池开关8、29是单体电池开关9、210 是单体电池开关10、211是单体电池开关11、212是单体电池开关12、 213是单体电池开关13、214是单体电池开关14、215是单体电池开关 15、216是单体电池开关16、极性切换装置3、均衡电路4。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型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，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性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。

本实用新型公开一种带有均衡电路的电池组，包括：M个并联的电池组，所述电池组单个支路包括串联的N个单体电池、单体电池开关、极性切换装置、均衡电路，所述单体电池两端分别连接单体电池开关，极性切换装置两端分别连接单体电池开关和均衡电路，N＝4*n-1，M≥1，n、M为正整数。

具体的实施例为，根据图1所示，作为实施例所示的一种带有均衡电路的电池组，电池组由B1-B7七个单体电池串联组成，分别为单体电池1、单体电池2、单体电池3、单体电池4、单体电池5、单体电池6、单体电池7；单体电池开关由S1-S16十六个电力电子开关器件构成，分别是单体电池开关1、单体电池开关2、单体电池开关3、单体电池开关4、单体电池开关5、单体电池开关6、单体电池开关7、单体电池开关8、单体电池开关9、单体电池开关10、单体电池开关11、单体电池开关12、单体电池开关13、单体电池开关14、单体电池开关15、单体电池开关16；极性切换装置采用由PS1-PS4四个电力电子开关器件组成的全桥装置，分别是31是极性切换装置1、32是极性切换装置2、 33是极性切换装置3、34是极性切换装置4；均衡电路使用的外接电源采用双向低压恒压电源。

电池均衡电路还包括控制器，每个单体电池两端并联一个控制器，用于监测单体电池的电压、电流等信息，并控制所述单体电池开关的开通与关断，通过对电压、电流的采样实现对各个单体电池的电压、电流等信息的检测，并整体控制开关的连接和断开；外接电源为双向低压恒压电源，电流既能由单体电池流向双向低压恒压电源实现单体电池的放电，也能由双向低压恒压电源流向单体电池实现单体电池的充电；全桥装置的使用，能够通过调整其输入输出两端的电压比例来充分实现电流的转移存储，提高了充放电的效率，同时可以控制充放电电流值，防止充放电电流过大对元器件的损坏。

控制器实时检测各个单体电池的SOC值及电压值，并根据所检测到的各个单体电池的SOC值及电压值给出一个基准值，基准值可以为基准电压值，也可以为其他能够明确判定单体电池储电量的参数指标，基准电压值可以为各个单体电池电压值的平均值或者期望值，也可以为出现次数最多的那个电压值，或者也可以为由其他方法得到；然后从第一个单体电池1开始到最后一个单体电池7逐个检查，对于相比基准电压值大的单体电池导通其对应的开关，将其多出来的电量通过全桥装置释放至低压恒压电源，对于相比基准电压值小的单体电池导通其对应的开关，利用低压恒压电源通过全桥装置给该单体电池充电，最终实现电池组中每个单体电池的均衡。

以下以部分电池的充放电，说明本专利技术方案。

1、B1单体电池放电均衡实施例，即当控制器监测到B1单体电池电压值或SOC值高于基准值时，通过控制开关器件单体电池开关1、单体电池开关3、单体电池开关4、单体电池开关5、单体电池开关7、单体电池开关8、极性切换装置1、极性切换装置4导通，实现对单体电池1的放电，使其过剩的能量经全桥装置后储存在低压恒压电源中。

2、为B2单体电池放电均衡实施例，即当控制器监测到B1单体电池电压值或SOC值高于基准值时，通过控制开关器件单体电池开关2、单体电池开关3、单体电池开关4、单体电池开关5、单体电池开关7、单体电池开关8、极性切换装置2、极性切换装置3导通，实现对单体电池2的放电，使其过剩的能量经全桥装置后储存在低压恒压电源中。

3为B2单体电池充电均衡实施例，即当控制器监测到B1单体电池电压值或SOC值低于基准值时，通过控制开关器件单体电池开关2、单体电池开关3、单体电池开关4、单体电池开关5、单体电池开关7、单体电池开关8、极性切换装置2、极性切换装置3导通，实现对单体电池2的充电，使得储存在低压恒压电源中能量经全桥装置后对单体电池 2充电。

4为B3单体电池放电均衡示例，即当控制器监测到B1单体电池电压值或SOC值低于基准值时，通过控制开关器件单体电池开关2、单体电池开关3、单体电池开关4、单体电池开关6、单体电池开关7、单体电池开关8、极性切换装置1、极性切换装置4导通，实现对单体电池 2的充电，使得储存在低压恒压电源中能量经全桥装置后对单体电池3 放电。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种带有均衡电路的电池组，其特征在于：包括：M个并联的电池组，所述电池组单个支路包括串联的N个单体电池、单体电池开关、极性切换装置、均衡电路，所述单体电池两端分别连接单体电池开关，极性切换装置两端分别连接单体电池开关和均衡电路，N＝4*n-1，M≥1，n、M为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种带有均衡电路的电池组，其特征在于：所述单体电池开关的数量为8*n。

3.根据权利要求1或2所述的一种带有均衡电路的电池组，其特征在于：所述均衡电路任一选择双向恒压电源或恒流电源。

4.根据权利要求3所述的一种带有均衡电路的电池组，其特征在于：所述电池均衡电路还包括控制器，每个单体电池两端并联一个控制器。

5.根据权利要求4所述的一种带有均衡电路的电池组，其特征在于：所述极性切换装置为双向电压切换装置。

6.根据权利要求5所述的一种带有均衡电路的电池组，其特征在于：所述单体电池开关为电力电子开关，所述电力电子开关为IGBT电子开关器件。

Images