CN220234260U - 一种串联锂电池组主动均衡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂电池电芯容量主动均衡领域，特别涉及一种串联锂电池组主动均衡系统，包括电源模块、控制模块、开关模块及电池组；所述电源模块一端与电池组的正输出端和负输出端连接，一端与所述控制模块连接；所述控制模块与所述开关模块、电池组依次串联连接；所述电池组包括多个单体电池，多个所述电池串联在所述电池组的正输出端和负输出端之间；所述开关模块包括多个开关组件，多个所述开关组件与多个所述电池一一对应，通过检测单体电池电压差异和容量差异，使用隔离式反激开关电源，从而有效地解决电池组内个别单体电池欠压、过充的问题，从而最大限度的保护电池，提高整个电池组的使用寿命。

Description

一种串联锂电池组主动均衡系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池电芯容量主动均衡领域，特别涉及一种串联锂电池组主动均衡系统。

背景技术

目前，新能源汽车正在高速发展，与之对应的动力电池应用也越来越广泛。在很多的应用场合中，都需要许多电池组成电池组进行串联或者并联使用以满足对电压和电流的要求。由于电池组在使用中不断地充放电，处在不同位置的电芯将会工作在不同的温度下。这将造成电池组内部，不同的单体电池之间存在化学差异，而且由于电池在制造过程中的工艺差异，每块电池的内阻，容量，电压等参数都会不一样，久而久之就会造成单体电芯之间电压和容量的差异。这种情况会造成电池过充过放现象的产生，使得电池组的整体寿命会大打折扣，同时，也增加了电池组的安全隐患。

专利号为CN202222753700.0的中国实用新型专利公开了一种用于锂电池BMS的主动均衡电路和主动均衡系统。该用于锂电池BMS的主动均衡电路用于锂电池BMS的主动均衡系统，主动均衡系统包括电池组，电池组包括多个单节电芯主动均衡电路包括充电模块、控制模块和开关模块；充电模块用于从电池组取电并转换成适合单节电芯的充电电压；充电模块的正输出端与开关模块的正输入端电连接，控制模块的输出端与开关模块的控制端电连接，控制模块用于获取主动均衡控制信号，开关模块用于控制主动均衡控制信号选中的单节电芯与充电模块连通。

然而，该专利并未解决上述提及的本申请的技术问题。

因此，亟需一种串联锂电池组主动均衡系统，达到增加电池组的循环工作次数，防止单体电芯造成过充和过放，延长电池组的总体使用寿命的目的。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种串联锂电池组主动均衡系统，主要通过检测单体电池电压差异和容量差异，使用反激开关电源模块，以实现单体与单体，单体与模组之间的能量交换，以达到延长电池寿命、减少安全隐患。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种串联锂电池组主动均衡系统，包括电源模块、控制模块、开关模块及电池组；

所述电源模块包括反激开关电源及连接线；

所述电源模块的一端分别与所述电池组的正输出端、负输出端连接，该电源模块的另一端与所述控制模块连接；

所述控制模块与所述开关模块、电池组依次串联连接；

所述电池组包括若干个串联的单体电池；

所述开关模块包括若干个与所述单体电池一一对应设置的开关组件。

作为改进，所述反激开关电源通过所述连接线与所述电池组、控制模块连接，所述反激开关电源通过所述连接线之间设置有快接组件。

作为改进，所述快接组件包括相互插合设置的插接母头与插接公头；所述插接母头安装于所述反激开关电源上，所述插接公头安装于所述连接线上。

作为改进，所述插接母头与所述插接公头之间设置有防脱组件，该防脱组件包括磁铁与加固螺母，所述磁铁设置于所述插接母头上，所述加固螺母通过螺纹配合套合于所述插接母头外，所述磁铁与所述加固螺母的底部磁性连接。

作为改进，所述插接公头呈锥形设置，所述加固螺母与所述插接公头呈仿形设置，且该加固螺母的内侧壁上设置有对所述插接公头限位防脱的限位齿牙。

作为改进，所述控制模块包括若干个采集单元及若干个控制单元，若干个所述采集单元与若干个所述单体电池一一对应，若干个所述控制单元与若干个所述开关组件一一对应。

作为改进，若干个所述开关组件的一端并联形成公共端，与所述反激开关电源连接，该开关组件的另一端与对应的所述单体电池相连。

作为改进，所述开关组件均被所述控制模块同步控制，所述开关组件工作时，所述控制模块仅控制一组的所述开关组件导通。

作为改进，所述电池组中的单体电池的电压平均值为V1，所述电池组中的单体电池的最低电压为V2，所述控制模块预设均衡阈值为V3，当V1-V2≥V3时，所述电源模块开启，最低电压的所述单体电池进行充电均衡；

当V1-V2<V3时，所述电源模块关闭。

作为改进，所述反激开关电源产生的均衡电流范围为0-2A。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型主要设置反激开关电源，利用其高频变压器的电气隔离特性，在电池组均衡过程中，实现了能量流入与流出回路的电气隔离，单体与单体、单体与模组之间的能量交换，以提高系统的安全性。

(2)本实用新型通过电池管理系统，电池组内部的每个单元都能够被有效的进行监控和检测，进而保持电池组健康的电荷状态，结合主动均衡技术，不仅能够增加电池组的循环工作次数，还能够提供更多的系统保护，防止单体电芯造成过充和过放，延长电池组的总体使用寿命。

(3)本实用新型的电池均衡系统针对不同串数的电池组，可以很灵活的增加或减少开关矩阵中矩阵通道的数量来与电池组相匹配，可以极大地增加系统的可扩展性。

(4)本实用新型的电池均衡系统无论电池组处在充电状态、放电状态或者静置状态下，都可以实现单体电池与串联电池组的能量交换，以保证电池组内的各单体电池的电压趋于一致。

附图说明

图1为本实用新型一种串联锂电池组主动均衡系统的电路图

图2为本实用新型一种串联锂电池组主动均衡系统电源模块零部件图

图3为本实用新型一种串联锂电池组主动均衡系统电源模块细节图

图4为本实用新型一种串联锂电池组主动均衡系统电源模块加固螺母细节图

图5为本实用新型一种串联锂电池组主动均衡系统反激开关电源电路图

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、完整的描述，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做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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

如图1-5所示，一种串联锂电池组主动均衡系统，包括电源模块1、控制模块2、开关模块3及电池组4；

所述电源模块1包括反激开关电源11及连接线12；

所述反激开关电源11包括逆变器111、变压器112、二极管113、输出电容114、电阻115及电路开关116；

所述电源模块1的一端分别与所述电池组4的正输出端、负输出端连接，该电源模块1的另一端与所述控制模块2连接；

所述控制模块2与所述开关模块3、电池组4依次串联连接；

所述电池组4包括若干个串联的单体电池41；

所述开关模块3包括若干个与所述单体电池41一一对应设置的开关组件31。

进一步的，所述反激开关电源11通过所述连接线12与所述电池组4、控制模块2连接，所述反激开关电源11通过所述连接线12之间设置有快接组件13。

更进一步的，所述快接组件13包括相互插合设置的插接母头131与插接公头132；所述插接母头131安装于所述反激开关电源11上，所述插接公头132安装于所述连接线12上。

此外，所述插接母头131与所述插接公头132之间设置有防脱组件14，该防脱组件14包括磁铁141与加固螺母142，所述磁铁141设置于所述插接母头131上，所述加固螺母142通过螺纹配合套合于所述插接母头131外，所述磁铁141与所述加固螺母142的底部磁性连接。

作为优选的，所述插接公头132呈锥形设置，所述加固螺母142与所述插接公头132呈仿形设置，且该加固螺母142的内侧壁上设置有对所述插接公头132限位防脱的限位齿牙143。

并且，所述控制模块2包括若干个采集单元21及若干个控制单元22，若干个所述采集单元21与若干个所述单体电池41一一对应，若干个所述控制单元22与若干个所述开关组件31一一对应。

此外，若干个所述开关组件31的一端并联形成公共端，与所述反激开关电源连接，该开关组件31的另一端与对应的所述单体电池41相连。

其中，所述开关组件31均被所述控制模块2同步控制，所述开关组件31工作时，所述控制模块2仅控制一组的所述开关组件31导通，仅导通的一组所述开关组件31对应所述电池组4中电压最低的所述单体电池41。

需要说明的是，所述电池组4中的单体电池41的电压平均值为V1，所述电池组4中的单体电池41的最低电压为V2，所述控制模块2预设均衡阈值为V3，当V1-V2≥V3时，所述电源模块1开启，最低电压的所述单体电池41进行充电均衡；

当V1-V2<V3时，所述电源模块1关闭。

进一步说明的是，所述反激开关电源11产生的均衡电流范围为0-2A。

工作过程：一种串联锂电池组主动均衡系统，包括电源模块、控制模块、开关模块及电池组，设备运行过程中，控制模块中的采集单元检测电池组中的单体电池电压，计算电池组中单体电池的平均值以及最小值，再将两者之差与控制系统设定的均衡阈值相对比，电池组中单体电池的电压平均值为V1，电池组中单体电池的最低电压为V2，控制模块预设均衡阈值为V3，当V1-V2≥V3时，反激开关电源开启，控制单元控制最低电压的单体电池所对应的开关组件接通，形成均衡回路，电池组对最低电压的单体电池进行充电均衡，当V1-V2<V3时，反激开关电源关闭，开关组件复位，均衡系统回到初始状态。

Claims (10)

1.一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于，包括电源模块(1)、控制模块(2)、开关模块(3)及电池组(4)；

所述电源模块(1)包括反激开关电源(11)及连接线(12)；

所述电源模块(1)的一端分别与所述电池组(4)的正输出端、负输出端连接，该电源模块(1)的另一端与所述控制模块(2)连接；

所述控制模块(2)与所述开关模块(3)、电池组(4)依次串联连接；

所述电池组(4)包括若干个串联的单体电池(41)；

所述开关模块(3)包括若干个与所述单体电池(41)一一对应设置的开关组件(31)。

2.根据权利要求1所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述反激开关电源(11)通过所述连接线(12)与所述电池组(4)、控制模块(2)连接，所述反激开关电源(11)通过所述连接线(12)之间设置有快接组件(13)。

3.根据权利要求2所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述快接组件(13)包括相互插合设置的插接母头(131)与插接公头(132)；所述插接母头(131)安装于所述反激开关电源(11)上，所述插接公头(132)安装于所述连接线(12)上。

4.根据权利要求3所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述插接母头(131)与所述插接公头(132)之间设置有防脱组件(14)，该防脱组件(14)包括磁铁(141)与加固螺母(142)，所述磁铁(141)设置于所述插接母头(131)上，所述加固螺母(142)通过螺纹配合套合于所述插接母头(131)外，所述磁铁(141)与所述加固螺母(142)的底部磁性连接。

5.根据权利要求4所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述插接公头(132)呈锥形设置，所述加固螺母(142)与所述插接公头(132)呈仿形设置，且该加固螺母(142)的内侧壁上设置有对所述插接公头(132)限位防脱的限位齿牙(143)。

6.根据权利要求1所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述控制模块(2)包括若干个采集单元(21)及若干个控制单元(22)，若干个所述采集单元(21)与若干个所述单体电池(41)一一对应，若干个所述控制单元(22)与若干个所述开关组件(31)一一对应。

7.根据权利要求1所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：若干个所述开关组件(31)的一端并联形成公共端，与所述反激开关电源连接，该开关组件(31)的另一端与对应的所述单体电池(41)相连。

8.根据权利要求3所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述开关组件(31)均被所述控制模块(2)同步控制，所述开关组件(31)工作时，所述控制模块(2)仅控制一组的所述开关组件(31)导通。

9.根据权利要求1所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述电池组(4)中的单体电池(41)的电压平均值为V1，所述电池组(4)中的单体电池(41)的最低电压为V2，所述控制模块(2)预设均衡阈值为V3，当V1-V2≥V3时，所述电源模块(1)开启，最低电压的所述单体电池(41)进行充电均衡；

当V1-V2<V3时，所述电源模块(1)关闭。

10.根据权利要求2所述的一种串联锂电池组主动均衡系统，其特征在于：所述反激开关电源(11)产生的均衡电流范围为0-2A。