WO2018076813A1 - 电池均衡电路、系统及方法 - Google Patents

电池均衡电路、系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种电池均衡电路、系统及方法,包括:单体电池(11)、第一电阻(12)、开关(13)、第二电阻(14),该单体电池(11)、该第一电阻(12)、该开关(13)和该第二电阻(14)串联。该电池均衡电路、系统及方法通过对第二电阻(14)的电压变化情况,判断电池均衡电路是否发生均衡(303),提高了判断是否发生均衡的准确性以及单体电池均衡的有效性。

Description

电池均衡电路、系统及方法 技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池均衡电路、系统及方法。
背景技术
随着现代社会的发展和人们环保意识的增强,越来越多的新能源得以开发和利用,能源经过开发后,多利用电池作为存储介质进行存储。由于用户要求越来越高,如何提高电池的可靠性和安全性成为关键。
为了提高电池的容量或电压,通常使用多个单体电池作为一个电池模组。由于受到工艺水平的限制,不同的单体电池之间存在一定的偏差,从而导致同一电池模组内的每个单体电池在使用过程中出现电压不均衡的情况。
现有技术中,通过在单体电池两端添加电阻来消耗单体电池多余的能量,使得所有的单体电池的电压能够趋于一致。然而,由于电阻与单体电池串联,因此电阻的电压等于单体电池的电压,所以电阻的电压会随着单体的电池的电压变化而变化,电池的电压发生变化是由于自身产生了变化还是由于电阻的作用产生了变化分辨较为困难,对于是否是电阻发生了均衡的效果的准确性较低。
申请内容
本申请实施例提供一种电池均衡电路、系统及方法,提高了判断是否发生均衡的准确性和单体电池均衡的有效性。
本申请实施例提供一种电池均衡电路,包括:单体电池;
第一电阻;
开关;
第二电阻;
所述单体电池、所述第一电阻、所述开关和所述第二电阻串联。
进一步地,上述电池均衡电路中,
所述单体电池的正极连接所述第一电阻的第一端;
所述第一电阻的第二端连接所述开关;
所述开关连接所述第二电阻的第一端;
所述单体电池负极连接所述第二电阻的第二端。
本申请实施例提供一种电池均衡电路,在电池均衡电路中增加第一电阻,第一电阻可以对单体电池的电压进行分压,由于第二电阻的电压小于单体电池的电压,通过对第二电阻的电压变化情况,可以判断出电池均衡电路是否发生均衡,从而提高了判断是否发生均衡的准确性以及对于单体电池均衡的有效性。
本申请实施例还提供一种电池均衡系统,包括至少两个如上所述的电池均衡电路。
进一步地,上述电池均衡系统中,所述电池均衡电路包括:第一电池均衡电路和与所述第一电池均衡电路相邻的第二电池均衡电路;
所述第一电池均衡电路中的单体电池的正极与所述第二电池均衡电路中的单体电池的负极连接。
进一步地,上述电池均衡系统中,还包括:采集模块、分析模块以及控制模块;
采集模块分别连接每个所述电池均衡电路中的单体电池;
所述分析模块与所述采集模块连接;
所述控制模块与所述分析模块连接;
所述控制模块分别连接每个所述电池均衡电路中的开关。本申请实施例还提供一种电池均衡方法,可以应用于上述电池均衡系统中,所述方法包括:
确定待均衡的单体电池;
闭合所述待均衡的单体电池所在电池均衡电路中的开关,并检测所述待均衡的单体电池所在电池均衡电路中第二电阻的电压;
根据检测到的所述第二电阻的电压,判断所述单体电池是否发生均衡。
进一步地,上述电池均衡方法中,根据检测到的所述第二电阻的电压,判断所述单体电池是否发生均衡,包括:
若所述第二电阻的电压变小,判断出所述单体电池正在发生均衡。
进一步地,上述电池均衡方法中,所述方法还包括:
若所述第二电阻的电压变大,判断出所述单体电池所在电池均衡电路出现故障。
进一步地,上述电池均衡方法中,所述方法还包括:
若判断出所述单体电池发生均衡,在所述单体电池的均衡完毕后,打开所述开关。
进一步地,上述电池均衡方法中,所述单体电池的均衡完毕为所述单体电池的电压与所述电池均衡系统中其他电池均衡电路中的单体电池的电压相等。
本申请实施例提供一种电池均衡方法,由电池管理系统确定待均衡的单体电池,然后闭合该待均衡的单体电池所在的电池均衡电路中的开关,接通该待均衡的单体电池所在的电池均衡电路,然后检测第二电阻的电压,根据第二电阻的电压变化情况,判断单体电池是否发生均衡,提高了判断是否发生均衡的准确性以及对于单体电池均衡的有效性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,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为本申请实施例提供的电池均衡电路的实施例一的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的电池均衡系统的实施例一的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的电池均衡系统的实施例一的另一结构示意图;
图4为本申请实施例提供的电池均衡方法的实施例一的流程示意图。
附图标记:
11—单体电池
12—第一电阻
13—开关
14—第二电阻
15—采集模块
16—分析模块
17—控制模块
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
实施例一
图1为本申请实施例提供的电池均衡电路的实施例一的结构示意图,如图1所示,本实施例的电池均衡电路可以包括:单体电池11、第一电阻12、开关13以及第二电阻14。
其中,单体电池11、第一电阻12、开关13以及第二电阻14之间采用串联的方式进行连接。
在本申请实施例中,即可以限制电池均衡电路中各个器件的连接顺序,也可以不限制电池均衡电路中各个器件的连接顺序。
在一个具体的实现方案中,可以采用如下连接方式:
单体电池11的正极连接第一电阻12的第一端,第一电阻12的第二端连接开关13,开关13连接第二电阻14的第一端,单体电池11负极连接第二电阻14的第二端。
如图1所示,其中,R1为第一电阻,R2为第二电阻。
本申请实施例提供一种电池均衡电路,通过在现有技术中的只含有第二电阻14的电池均衡电路基础上增加一个第一电阻12,使得第一电阻12可以对单体电池11的电压进行分压,因此,第二电阻14的电压小于单体电池11的电压,通过对第二电阻14的电压变化情况就可以判断出电池均衡电路是否发生均衡,提高判断是否发生均衡的准确性以及对于单体电池11均衡的有效性。
实施例二
图2为本申请实施例提供的电池均衡系统的实施例一的结构示意图,如 图2所示,本申请实施例中的电池均衡系统中包括至少两个如实施例一中的电池均衡电路。
如图2所示,在本申请实施例中,电池均衡系统中的电池均衡电路的数量与电池模组中电池单体的数量一致。
例如,如图2所示,当电池模组中有两个单体电池11,即电池均衡电路有两个时,电池均衡系统可以包括:第一电池均衡电路和与第一电池均衡电路相邻的第二电池均衡电路,第一电池均衡电路中的单体电池11的正极与第二电池均衡电路中的单体电池11的负极连接。
可选的,如图2所示,当电池均衡电路有三个的时候,即电池均衡电路还包括第三均衡电路时,第一电池均衡电路中的单体电池11的负极与第三电池均衡电路中的单体电池11的正极连接。
如图2所示,R1、R3与R5均为第一电阻,R2、R4与R6均为第二电阻。
图3为本申请实施例提供的电池均衡系统的实施例一的另一结构示意图,如图3所示,在图2所示的电池均衡系统的基础上,在本申请实施例中,还可以包括:采集模块15、分析模块16以及控制模块17。其中,采集模块15分别连接每个电池均衡电路中的单体电池11,用于采集电池均衡系统中每个单体电池11的数据信息,例如电压数据信息、电流数据信息等。例如,在一个具体的实现过程中,采集模块15既可以是采样端子、还可以是电压表等。分析模块16与采集模块15连接,用于对采集模块15采集到的单体电池的数据信息进行分析,确定需要均衡的单体电池11,分析模块16还可以根据相应的分析结果向控制模块17发送指令,因此,控制模块17需要与分析模块16连接。为了实现对电池均衡电路中的开关13进行控制,控制模块17分别连接每个电池均衡电路中的开关13,其可以根据分析模块16发送的指令,分别对每一个开关13进行控制。
本申请实施例提供一种电池均衡系统,通过设定第一电池均衡电路和与第一电池均衡电路相邻的第二电池均衡电路之间的连接关系,使得电池均衡系统中存在多个电池均衡电路时,任意两个相邻的电池均衡电路之间的连接方式统一,多个电池均衡电路均使用实施例一中的电池均衡电路,使得电池均衡系统中各个单体电池11均可以使用同样的方式进行均衡,通过对第二电阻14的电压变化情况就可以判断出电池均衡电路是否发生均衡,提高判断是 否发生均衡的准确性以及对于单体电池11均衡的有效性。
实施例三
图4为本申请实施例提供的电池均衡方法的实施例一的流程示意图,如图4所示,本申请实施例中的电池均衡方法可以应用于实施例二中的电池均衡系统,具体可以包括如下步骤:
301、确定待均衡的单体电池。
由于受到工艺水平的限制,同一个电池模组内的各个单体电池在使用过程中,电池管理系统检测到的代表电池状态的状态参数数据会出现不同数值。
例如,某个单体电池的电压相比其他单体电池的电压偏高。因此,为了防止电压偏低的单体电池出现过放的情况,需要对电压偏高的单体电池进行均衡,使得电压偏高的单体电池的电压与其它单体电池的电压趋于一致。
比较各单体电池的状态参数数据,确定出各单体电池中数值最低的单体电池,将除该单体电池以外的其他单体电池作为待均衡的电池单体,其中,数值最低的单体电池可以是一个,或者有可以是两个以上,待均衡的单体电池可以是一个,或者也可以是两个以上。
举例说明,电池模组中有4个单体电池,分别为单体电池一、单体电池二、单体电池三以及单体电池四,每个单体电池分别具有电池均衡电路。电池管理系统中分别检测四个单体电池的电压,得出单体电池一的电压为3.5V、单体电池二的电压为3.2V、单体电池三的电压为3.2V、单体电池四的电压为3.2V。则可以确定出,单体电池一的电压高于另外三个单体电池的电压,因此,确定待均衡的单体电池为单体电池一。
又例如,某个单体电池的剩余电量相比其他单体电池的剩余电量偏高。因此,为了防止剩余电量偏低的单体电池出现过放的情况,需要对剩余电量偏高的单体电池进行均衡,使得剩余电量偏高的单体电池的剩余电量与其它单体电池的剩余电量趋于一致。
因此,在本申请实施例中,电池管理系统可以通过检测不同的单体电池的状态参数数据,确定待均衡的单体电池。
302、闭合待均衡的单体电池所在电池均衡电路中的开关,并检测待均衡 的单体电池所在电池均衡电路中第二电阻的电压。
在不需要对单体电池进行均衡时,每个单体电池所在的电池均衡电路中的开关均为打开状态,即电池均衡电路处于断路状态。当确定了待均衡的单体电池后,需要闭合待均衡的单体电池所在的电池均衡电路中的开关,使电池均衡电路连通,具体地,电池管理系统向待均衡的单体电池所在的电池均衡电路中的开关发送闭合指令,以控制该开关的闭合。
开关闭合后,待均衡的单体电池所在的电池均衡电路为连通状态,电池均衡电路开始工作,第二电阻开始对单体电池均衡,电池管理系统检测待均衡的单体电池所在电池均衡电路中第二电阻的电压。
303、根据检测到的第二电阻的电压,判断单体电池是否发生均衡。
在本申请实施例中的电池均衡电路中,因为第一电阻的作用,使得单体电池的电压被分成了两部分,一部分为第一电阻的电压,另一部分为第二电阻的电压,所以,第二电阻的电压小于单体电池的电压。因此,可以根据检测到的第二电阻的电压值,判断单体电池是否发生了均衡。
随着均衡的开始,单体电池的能量被第二电阻以热量的形式散掉,因此单体电池的电压是会逐渐减小的,第二电阻的电压等于单体电池的电压与第一电阻的电压的差值,且第一电阻的电压是固定不变的,因此,若第二电阻的电压变小,说明单体电池的电压在减小,进而判断出单体电池正在发生均衡。
本申请实施例提供一种电池均衡方法,由电池管理系统确定待均衡的单体电池,然后闭合该待均衡的单体电池所在的电池均衡电路中的开关,接通该待均衡的单体电池所在的电池均衡电路,然后检测第二电阻的电压,根据第二电阻的电压变化情况,判断单体电池是否发生均衡,提高判断是否发生均衡的准确性以及对于单体电池均衡的有效性。
进一步地,若第二电阻的电压变大,则可能是第二电阻自身出现了故障,也可能是连接单体电池的采样连接线出现故障,因此可以判断出单体电池所在电池均衡电路出现故障。当电池均衡电路出现故障时,可以及时对电池模组内的器件进行检查或维修,避免因为电池模组内的器件出现故障而引起温度过高、电池过放等现象。因此,本申请实施例中的电池均衡电路,还具有提高电池安全性以及电池均衡电路的安全性的功能。
实施例四
在一个可选的实现方案中,本申请实施例中的电池均衡方法,在判断出单体电池发生均衡之后,还可以包括如下步骤:
若判断出单体电池发生均衡,在单体电池的均衡完毕后,打开开关。
随着单体电池发生均衡,电池管理系统持续监测单体电池的电压,当待均衡的单体电池的电压与电池均衡系统中其他电池均衡电路中的单体电池的电压相等时,即可以认为该单体电池均衡完毕,然后,电池管理系统可以向开关发送指令,打开开关,即断开该单体电池所在的电池均衡电路。
具体地,在本申请实施例中可以采用如下方案对待均衡的单体电池是否均衡完毕进行判断。
步骤一:电池管理系统检测单体电池的电压U1
步骤二:闭合该单体电池所在的电池均衡电路的开关K1,均衡时间为p毫秒。
步骤三:打开开关K1停止均衡,电池管理系统检测到单体电池的电压U2
步骤四:判断U2与其它单体电池的电压U3的关系,若U2大于U3,则重复执行步骤二到步骤四,直至U2等于U3时停止。
本申请实施例提供一种电池均衡方法,由电池管理系统确定待均衡的单体电池,然后闭合该待均衡的单体电池所在的电池均衡电路中的开关,接通该待均衡的单体电池所在的电池均衡电路,然后检测第二电阻的电压,根据第二电阻的电压变化情况,判断单体电池是否发生均衡,待均衡的单体电池均衡完毕后,打开开关停止均衡,提高了判断是否发生均衡的准确性以及单体电池均衡的有效性。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单 元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到至少两个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

  1. 一种电池均衡电路,其特征在于,包括:
    单体电池;
    第一电阻;
    开关;
    第二电阻;
    所述单体电池、所述第一电阻、所述开关和所述第二电阻串联。
  2. 根据权利要求1所述的电池均衡电路,其特征在于,
    所述单体电池的正极连接所述第一电阻的第一端;
    所述第一电阻的第二端连接所述开关;
    所述开关连接所述第二电阻的第一端;
    所述单体电池负极连接所述第二电阻的第二端。
  3. 一种电池均衡系统,其特征在于,
    包括至少两个如权利要求1或2所述的电池均衡电路。
  4. 根据权利要求3所述的电池均衡系统,其特征在于,所述电池均衡电路包括:第一电池均衡电路和与所述第一电池均衡电路相邻的第二电池均衡电路;
    所述第一电池均衡电路中的单体电池的正极与所述第二电池均衡电路中的单体电池的负极连接。
  5. 根据权利要求3所述的电池均衡系统,其特征在于,还包括:采集模块、分析模块以及控制模块;
    采集模块分别连接每个所述电池均衡电路中的单体电池;
    所述分析模块与所述采集模块连接;
    所述控制模块与所述分析模块连接;
    所述控制模块分别连接每个所述电池均衡电路中的开关。
  6. 一种电池均衡方法,应用于权利要求3至5中任一项所述的电池均衡系统,其特征在于,所述方法包括:
    确定待均衡的单体电池;
    闭合所述待均衡的单体电池所在电池均衡电路中的开关,并检测所述待均衡的单体电池所在电池均衡电路中第二电阻的电压;
    根据检测到的所述第二电阻的电压,判断所述单体电池是否发生均衡。
  7. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据检测到的所述第二电阻的电压,判断所述单体电池是否发生均衡,包括:
    若所述第二电阻的电压变小,判断出所述单体电池正在发生均衡。
  8. 根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
    若所述第二电阻的电压变大,判断出所述单体电池所在电池均衡电路出现故障。
  9. 根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
    若判断出所述单体电池发生均衡,在所述单体电池的均衡完毕后,打开所述开关。
  10. 根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述单体电池的均衡完毕为所述单体电池的电压与所述电池均衡系统中其他电池均衡电路中的单体电池的电压相等。
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