WO2020042270A1 - 一种电池组均衡系统及电池组均衡系统的工作方法 - Google Patents

一种电池组均衡系统及电池组均衡系统的工作方法 Download PDF

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郑定松
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珠海市古鑫电子科技有限公司
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits

Abstract

本发明涉及可充电电池领域,并提供一种电池组均衡的系统、一种应用电池组均衡系统的方法,该系统包括电池管理系统、电池组以及均衡模块,电池管理系统向电池组和均衡模块供电;均衡模块包括电池侦测模块、多个转换模块、充电模块以及蓄电模块。该方法包括电池侦测模块先判断电池组的状态,确认电池组处于充电状态时,充电模块通过多个转换模块对符合开启均衡条件的一个或者多个电池进行均衡充电,确认电池组处于放电状态或静置状态时,蓄电模块通过多个转换模块对符合开启均衡条件的一个或者多个电池进行均衡充电。

Description

一种电池组均衡系统及电池组均衡系统的工作方法 技术领域
[0001] 本发明涉及电池均衡系统技术领域, 具体地说, 是涉及一种电池组均衡系统, 还涉及上述电池组均衡系统的工作方法。
背景技术
[0002] 随着新能源技术的发展, 越来越多的新能源技术应用到诸如电动汽车领域上, 电动汽车将可充电的电池组作为主要的供电电源, 使得电池组的应用范围更加 广泛。
[0003] 由于电池组中, 每个电池中的电芯内化学特性、 自放电率的不同, 以及温度变 化对每个电芯的影响不同等种种因素, 导致电池组在使用一段时间后, 各个电 池内电芯之间会出现一定的差异, 表现在电压上就是不同的电芯存在电压差, 出现了各个电池之间电压大小的不平衡的情况, 这样就会因为单个电池中电芯 性能下降而影响到整个电池组, 降低整个电池组的使用效率、 整体容量以及使 用寿命。
发明概述
技术问题
[0004] 本发明的第一目的是提供一种减少电池组中各个电池之间电压大小差异的电池 组均衡系统。
[0005] 本发明的第二目的是提供一种提高电池组使用效率、 整体容量以及使用寿命的 电池均衡系统的工作方法。
[0006] 技术解决手段
[0007] 为了实现上述的第一目的, 本发明提供一种电池组均衡系统包括电池管理系统 、 电池组以及均衡模块, 电池管理系统向电池组和均衡模块供电; 均衡模块包 括电池侦测模块、 多个转换模块、 充电模块以及蓄电模块, 电池侦测模块与电 池管理系统电连接, 电池侦测模块还与充电模块电连接, 每一转换模块分别接 收电池侦测模块输出的控制信号, 且电池组中每一个电池的两个端子分别连接 至电池侦测模块, 充电模块向多个转换模块和蓄电模块输出电压, 蓄电模块也 向多个转换模块输出电压, 每一转换模块分别将接收到的高电压转换为低电压 后, 向电池组中至少二个电池供电。
[0008] 一个优选的方案是, 蓄电模块与多个转换模块之间还设有开关电路, 开关电路 还与充电模块电连接。
[0009] 进一步的方案是, 每一转换模块中包括控制电路、 降压电路以及至少二个以上 的转换电路, 降压电路把接收到的电压降低后, 向控制电路输出低电压, 至少 二个以上的转换电路分别接收控制电路输出的控制信号。
[0010] 优选的, 每一控制电路均接收电池侦测模块输出的控制信号。
[0011] 优选的, 每一转换电路分别与电池组中的一个电池的两个端子之对应连接。
[0012] 为实现上述的第二目的, 本发明提供的电池组均衡系的工作方法中, 均衡系统 包括电池管理系统、 电池组以及均衡模块, 电池管理系统向电池组和均衡模块 供电; 并且, 均衡模块包括电池侦测模块、 多个转换模块、 充电模块以及蓄电 模块, 电池侦测模块与电池管理系统之间电连接, 电池侦测模块还与充电模块 电连接, 每一转换模块分别接收电池侦测模块输出的控制信号, 且电池组中每 一个电池的两个端子分别连接至电池侦测模块, 充电模块向多个转换模块和蓄 电模块输出电压, 蓄电模块也向多个转换模块输出电压, 每一转换模块分别将 接收到的高电压转换为低电压后, 向电池组中至少二个电池供电; 该方法包括 : 电池侦测模块先判断电池组的状态; 确认电池组处于充电状态时, 电池侦测 模块侦测电池组中每一个电池的电压大小, 判断电池组中一个电池或者多个是 否符合开启均衡条件, 若是, 则充电模块通过多个转换模块对符合开启均衡条 件的一个或者多个电池进行均衡充电, 同时也对蓄电模块进行充电, 电池侦测 模块侦测到正在充电的一个或多个电池不符合均衡条件后, 则对不符合均衡条 件的一个或多个电池停止均衡充电。
[0013] 进一步的, 确认电池组处于放电状态或静置状态时, 电池侦测模块侦测电池组 中的每一个电池的电压大小, 判断电池组中的一个或者多个电池是否符合开启 均衡条件, 若是, 蓄电模块通过多个转换模块对符合开启均衡条件的一个或者 多个电池进行均衡充电, 电池侦测模块侦测正在充电后的一个或多个电池不符 合均衡条件, 则对不符合均衡条件的一个或多个电池停止均衡充电。
[0014] 进一步的方案是, 判断电池组中一个电池或者多个是否符合开启均衡的条件是 , 电池侦测模块根据侦测到电池组中每一个电池的电压值大小, 在确认电池组 中存在电压值小于预设电压值的一个或多个电池时, 则确认符合均衡开启条件
[0015] 进一步的方案是, 蓄电模块与多个转换模块之间还设有开关电路, 开关电路还 与充电模块电连接; 电池组处于充电状态时, 充电模块对蓄电模块进行充电后 , 还包括充电模块通过开关电路切断蓄电模块和转换模块之间的线路。
[0016] 进一步的方案是, 每一转换模块中包括控制电路、 降压电路以及至少二个以上 的转换电路, 降压电路将接收到的电压降低后, 向控制电路输出低电压, 至少 二个以上的转换电路分别接收控制电路输出的控制信号, 每一转换电路与电池 组中一个电池的两个端子之间对应连接; 电池侦测模块通过控制多个转换电路 的打开和关闭来进行对电池组中符合均衡条件的一个或多个电池进行均衡充电 和停止均衡充电。
[0017] 更进一步的方案是, 电池侦测模块通过侦测电池组的电流流动情况来判断电池 组的状态。
问题的解决方案
发明的有益效果
有益效果
[0018] 由上述方案可见, 本发明电池管理系统中包括电源, 可以对电源进行管理的系 统, 可以控制电源给电池组和均衡模块供电。 其中, 均衡模块中的电池侦测模 块能够对电池组内的各个电池的电压和电流进行侦测。 电池侦测模块还可以控 制充电模块对多个转换模块和蓄电模块输出电压, 且蓄电模块也可以给多个转 换模块输出电压, 使得电池侦测模块能够根据侦测结果控制多个转换模块打开 , 然后对电池组内的一个或者多个电池进行额外的充电, 来达到减少电池组中 各个电池之间电压大小差异的目的。
[0019] 并且, 充电模块给多个转换模块供电时, 充电模块可以通过开关电路控制切断 蓄电模块对多个转换模块供电, 避免蓄电模块电量的浪费。 此外, 降压电路可 以把接收到的电压降低后, 输出低电压给控制电路工作, 控制电路发送控制信 号控制转换电路进行工作。
[0020] 而每一控制电路分别接收电池侦测模块输出的控制信号, 这样, 电池侦测模块 通过控制控制电路, 来进行对转换电路的控制。
[0021] 并且, 电池侦测模块可以通过控制一个转换电路对电池组的单个电池进行额外 充电。
[0022] 本发明的电池组均衡系统中, 电池侦测模块不仅可以侦测电池组的状态, 还可 以侦测电池中每一个电池的电压大小。 电池组处于充电状态时, 充电模块对电 池组进行额外充电, 且同时给蓄电模块进行充电, 但是蓄电模块不对电池组进 行充电。 电池组处于放电状态或静置状态时, 蓄电模块再对电池组进行充电。
[0023] 并且, 电池侦测模块侦测到电池组的每一个电池的电压值大小后, 根据侦测结 果对电池组中电压值小于预设电压值的一个或多个电池进行筛选出来, 筛选出 来的一个或多个电池则符合开启均衡的条件。 通过给电池组中电压低的电池充 电, 来减少电池组中各电池的电压差, 达到提高电池组整体的使用效率、 整体 容量以及使用寿命的目的。
[0024] 此外, 电池组在充电状态时, 充电模块通过开关电路控制蓄电模块不给电池组 供电, 非充电状态时, 蓄电模块才通过转换模块给电池组供电。
[0025] 另外, 每一个转换电路与电池组中的一个电池电连接, 电池侦测模块通过控制 信号控制转换电路的开关, 达到仅对符合均衡条件的电池进行额外充电的目的
[0026] 此外, 电池侦测模块可以通过控制芯片和相关的外围电路来进行电池组电流的 方向和大小进行侦测, 从而判断电池组的状态。
对附图的简要说明
附图说明
[0027] 图 1是本发明电池组均衡的系统实施例的结构框图。
[0028] 图 2是本发明电池组均衡的系统实施例中控制蓄电模块向多个转换模块供电的 开关电路的电原理图。
[0029] 图 3是本发明电池组均衡的系统实施例中转换模块的电原理图。 [0030] 图 4是本发明电池组均衡的系统实施例中转换模块的第一转换电路的电原理图
[0031] 图 5是本发明电池组均衡的系统实施例中转换模块的第二转换电路的电原理图
[0032] 图 6是本发明电池组均衡的系统实施例中转换模块的降压电路的电原理图。
[0033] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
发明实施例
本发明的实施方式
[0034] 参见图 1, 本实施例的电池组均衡系统包括电池管理系统 2、 均衡模块 3以及电 池组 10。 其中, 电池管理系统 2包括控制中心 BMS和电源, 本实施例提供的电源 输出的是直流电压, 所以电源可以是蓄电池。 控制中心 BMS控制电源对均衡模 块 3和电池组 10进行供电。 其中的电池组 10包括电池 11和电池 12以及多个电池。
[0035] 均衡模块 3中包括电池侦测模块 4、 多个转换模块 20、 充电模块 30、 蓄电模块 32 以及开关电路 34, 其中, 电池管理系统 2向均衡模块 3中电池侦测模块 4以及充电 模块 30直接供电, 充电模块 30将接收的电压输出给多个转换模块 20和蓄电模块 3 2, 蓄电模块 32也输出电压给多个转换模块 20, 多个转换模块 20将接收的电压, 转换成低电压后输出给电池组 10中的至少二个电池, 本实施例中, 一个转换模 块 20给电池组 10中的 2个电池进行供电。 优选的, 充电模块 30可以是充电装置, 例如充电器, 能够高效率的进行充电和放电, 同时也可以接收控制信号。 且蓄 电模块 32可以是一个包括多个干电池串联连接的干电池组或者是蓄电池, 能够 有效的存储电量。
[0036] 电池侦测模块 4分别与电池管理系统 2和多个转换模块 20电连接。 本实施例中, 电池侦测模块 4采用的是智能芯片, 例如 BQ76940+STM3系列芯片以及相应的外 围电路集成的模块, 电池侦测模块 4可以接收电池管理系统 2发出的控制信号进 行工作, 且电池侦测模块 4也还可以发出控制信号给多个转换模块 20, 从而控制 转换模块 20的导通。
[0037] 每一个电池组 10中的电池的正极端和负极端分别与电池侦测模块 4电连接, 这 样, 电池侦测模块 4可以对电池组 10的每一个电池的电压大小进行检测, 且还可 以对整个电池组 10电流的流动情况进行检测, 优选的, 电池侦测模块 4能够将整 个电池组中的电流信息以及每个电池的电压信息发送给电池管理系统 2进行记录 。 当然, 电池侦测模块 4也还可以根据侦测到电池组 10中各个电池电压大小值, 筛选出其中电压值小于预设电压值的一个或多个电池。
[0038] 结合图 1, 均衡模块还包括设在蓄电模块 32和多个转换模块 20之间的开关电路 3 4, 且开关电路 34的一端与充电模块 30电连接, 下面结合图 2对开关电路 34的作 用做进一步的说明。
[0039] 参见图 2, 开关电路 34包括开关管 Q1、 开关管 Q2、 开关管 Q3、 二极管 D1、 电 阻 R1、 电阻 R2、 电阻 R3以及电阻 R4。 其中, 开关管 Q1的漏极与多个转换模块 20 的电压第一输入端电连接, 开关管 Q1的源极分别与电阻 R1的第一端、 二极管 D1 的阳极以及蓄电模块的电压第一输出端电连接, 电阻 R1的第二端分别与开关管 Q 1的栅极、 开关管 Q2的漏极电连接, 二极管 D1的阴极分别与开关管 Q2的栅极、 电阻 R2的第一端以及开关管 Q3的漏极电连接, 电阻 R2的第二端分别与开关管 Q2 的漏极、 蓄电池模块 32的第二输出端电连接, 开关管 Q3的源极与电阻 R4的第一 端电连接, 开关管 Q3的栅极分别与电阻 R4的第二端以及电阻 R3的第一端电连接 , 电阻 R3的第二端与充电模块 30的电压第二输出端电连接。
[0040] 在整个电池组 10处于充电状态时, 充电模块 30输出电压给蓄电模块 32充电, 同 时充电模块 30输出电压给电阻 R3, 流经电阻 R3的电流使得开关管 Q3处于高电平 , 由于开关管 Q3的导通特性是高电平导通, 所以此时开关管 Q3高电平导通。 开 关管 Q3导通之后, 使得开关管 Q2处于低电平状态, 由于开关管 Q2的导通特性也 是高电平导通, 所以开关管 Q2截止, 且二极管 D1反向截止, 使得开关管 Q1不导 通, 切断了蓄电模块 32给多个转换模块 20供电。 此时只有充电模块 30给多个转 换模块 20供电。
[0041] 在整个电池组 10处于非充电状态时, 充电模块 30没有电压输出给蓄电模块 32, 从而开关管 Q3截止。 而此时, 蓄电模块 30输出电压经过二极管 D1使得开关管 Q2 处于高电平, 开关管 Q2导通后, 使得开关管 Q1处于低电平状态, 由于开关管 Q1 的导通特性是低电平时导通, 所以开关管 Q1导通, 蓄电模块 32可以给多个转换 模块供电。 其中, 电阻 R1和电阻 R2的作用是给开关管 Q2—个初始电平, 电阻 R3 和电阻 R4的作用是给开关管 Q3—个初始电平。
[0042] 因此, 充电模块 30可以通过开关电路 34使得在电池组 10处于充电状态时, 蓄电 模块 32给多个转换模块 20的供电线路被切断, 蓄电模块 32无法通过多个转换模 块给电池组 10供电。 在电池组 10处于非充电状态时, 蓄电模块 32给多个转换模 块 20的供电线路被导通, 蓄电模块 32可以通过多个转换模块 20给电池组 10进行 供电。
[0043] 如图 3所示的电路包括电池 11、 电池 12以及给电池 11和电池 12供电的转换模块 2 0, 其中, 电池 11与电池 12串联, 转换模块 20包括第一转换电路 21、 第二转换电 路 22、 控制电路 24以及降压电路 25。 第一转换电路 21的第一输入端接收充电模 块 30或蓄电模块 32输出的电压、 第一转换电路 21的第二输入端接收控制电路 24 输出的 PWM1信号。 第二转换电路 22的第一输入端接收充电模块 30或蓄电模块 32 输出的电压、 第一转换电路 22的第二输入端接收控制电路 24输出的 PWM2信号。 同时降压电路 25将接收到接收充电模块 30或蓄电模块 32输出的电压转换成低电 压后, 输出给控制电路 24, 使得控制电路 24可以正常的工作。 本实施例中的控 制电路 24是采用芯片 SN8P2711 A和相应的外围电路集成的电路, 所以控制电路 2 4可以接收电池侦测模块 4发出的控制信号, 且可以输出 PWM1信号和 PWM2信号 对第一转换电路 21和第二转换电路 22进行控制。
[0044] 当然, 结合图 2, 还可以看出, 电池 11的负极端和电池 12的正极端连接成一个 公共端与第一转换电路 21的第二输出端以及第二转换电路 22的第一输出端电连 接, 且电池 11的正极端与第一转换电路 21的第一输出端电连接, 电池 12的负极 端与第二转换电路 22的第二输出端电连接。
[0045] 结合图 4, 第一转换电路 21包括端子 VinO、 端子 PWM1、 端子 Celll+、 端子 Cell ComO、 端子 10、 端子 V0、 开关管 Q4、 变压器 T1以及第一运算放大电路 25。 其中 , 第一转换电路 21通过端子 VinO接收充电模块 30或蓄电模块 32输出的电压, 通 过端子 PWM1、 端子 10以及端子 V0与控制电路 24电连接, 通过端子 Celll+与电池 11的正极端电连接, 还通过端子 CellcomO与电池 11的负极端电连接。
[0046] 由图 4可以看出, 变压器 T1的初级端匝数少于次级端匝数, 所以, 变压器 T1的 初级第一端与端子 VinO电连接, 变压器 T1的初级第二端与开关管 Q4的漏极电连 接, 变压器 T1的次级第一端与端子 Celll+电连接, 变压器 T1的次级第二端与端子 CellcomO电连接。 开关管 Q4的栅极与端子 PWM1电连接, 开关管 Q4的源极接地 。 由此可见, 开关管 Q4不导通时, 变压器 T1的初级侧电路不构成一个完整的回 路, 变压器 T1的次级侧没有感应电流产生, 变压器 T1不工作, 所以转换电路 21 无法给电池 11供电。 控制电路 24接收电池侦测模块 4的控制信号后, 给第一转换 电路输出 PWM1信号, 使得开关管 Q4导通, 变压器 T1初级侧电路形成电流回路 , 使得变压器 T1次级侧有感应电流产生, 变压器 T1开始工作, 从而将从端子 Vin 0输入的电压降低后给电池 11供电。
[0047] 优选的, 第一运算放大器 25的输出端与端子 10电连接, 第一运算放大器 25的同 相输入端与端子 Celll+电连接。 可见, 第一转换电路 21给电池 11充电时, 第一运 算放大器 25可以对端子 Celll+处的电流信号采样后, 再将电流信号放大输出给控 制电路 24, 控制电路 24再将电流信号发送给电池侦测模块 4进行记录。 进一步优 选的, 第二运算放大器 26的输出端与端子 V0电连接, 第二运算放大器 26的同相 输入端和反相输入端分别与端子 Celll+电连接。 可见, 第一转换电路 21给电池 11 充电时, 第一运算放大器 25可以对端子 Celll+处的电压信号采样后, 再将电压信 号放大输出给控制电路 24, 控制电路 24再将电压信号发送给电池侦测模块 4进行 记录。
[0048] 结合图 5, 第二转换电路 22包括端子 Vinl、 端子 PWM2、 端子 Celll2-、 端子 Cell Coml、 端子 II、 端子 VI、 开关管 Q5、 变压器 T2、 第一运算放大电路 25和第二运 算放大电路 26。 其中, 第二转换电路 22通过端子 Vinl接收充电模块 30或蓄电模 块 32输出的电压, 通过端子 PWM2、 端子 II以及端子 VI与控制电路 24电连接, 通 过端子 Cellcoml与电池 12的正极端电连接, 还通过端子 Celll2 -与电池 12的负极 端电连接。
[0049] 由图 5可以看出, 变压器 T2的初级端匝数小于次级端匝数, 所以, 变压器 T2的 初级第一端与端子 Vinl电连接, 变压器 T2的初级第二端与开关管 Q5漏极电连接 , 变压器 T2的次级第一端与端子 CellComl电连接, 变压器 T2的次级第二端与端 子 Celll2 -电连接。 开关管 Q5的栅极与端子 PWM2电连接, 开关管 Q5的源极接地 。 由此可见, 开关管 Q5不导通时, 变压器 T2的初级侧电路不构成一个完整的回 路, 变压器 T2的次级侧没有感应电流产生, 变压器 T2不工作, 所以转换电路 22 无法给电池 12供电。 控制电路 24接收电池侦测模块 4的控制信号后, 给第一转换 电路输出 PWM2信号, 使得开关管 Q5导通, 变压器 T2初级侧电路形成电流回路 , 使得变压器 T2次级侧有感应电流产生, 变压器 T2开始工作, 从而将从端子 Vin 1输入的电压降低后给电池 12供电。
[0050] 优选的, 第一运算放大器 27的输出端与端子 II电连接, 第一运算放大器 26的同 相输入端和反相输入端分别与端子 CellComl电连接。 可见, 第一转换电路 22给 电池 12充电时, 第一运算放大器 27可以对端子 CellComl处的电流信号采样后, 再将电流信号放大输出给控制电路 24, 控制电路 24再将电流信号发送给电池侦 测模块 4进行记录。 进一步优选的, 第二运算放大器 28的输出端与端子 VI电连接 , 第二运算放大器 28的同相输入端与端子 CellComl电连接。 可见, 第一转换电 路 22给电池 12充电时, 第一运算放大器 28可以对端子 CellComl的电压信号采样 后, 再将电压信号放大输出给控制电路 24, 控制电路 24再将电压信号发送给电 池侦测模块 4进行记录。
[0051] 所以, 电池侦测模块 4可以根据对电池组 11中各个电池的电压侦测的情况, 把 电池组 11中电压低的一个或多个电池视为符合开启均衡条件的对象, 通过控制 多个转换模块 20对符合开启均衡条件的电池组 11中一个或多个电池进行额外充 电。 且电池侦测模块 4还通过多个转换模块 20对额外充电过程中的电流和电压采 样后进行记录。
[0052] 图 6所示的降压电路 25包括端子 Vin3、 端子 C、 端子 D、 二极管 D3、 三极管 Q10 、 电阻 R2、 稳压二极管 D4、 电阻 R13、 电阻 R14以及电容 C3, 其中, 降压电路 25 通过端子 Vin3接收充电模块 30或蓄电模块 32输出的电压, 降压电路 25还通过端 子 C和端子 D与控制电路 24电连接。 端子 Vin3与二极管 D3的阳极电连接, 二极管 D3的阴极分别与电阻 R12的第一端以及三极管 Q10的集电极电连接, 电阻 R12的 第二端分别与三极管 Q10的基电极和稳压二极管 D4的阴极电连接, 三极管 Q10的 发射极与端子 D电连接, 三极管 Q10的发射极还分别与电阻 R13的第一端和电容 C 3的第一端电连接, 稳压二极管 D4的第二端与电阻 R14的第一端电连接, 且稳压 二极管 D4的阳极、 电阻 R13的第二端以及电容 C3的第二端接地, 电阻 R14的第二 端与基准电压端 C电连接。 其中, 二极管 D3用于防止电路中的电流逆向流动, 电 阻 R 13和电容 C3在电路中起到滤波作用。
[0053] 电压从端子 Vin3输入后, 电阻 R12产生电流流入稳压管 D4中, 稳压二极管 D4稳 定电压后, 电流再经过电阻 R14 从端子 C输出一个 2.5V电压控制电路 24 同时 电流从三极管 Q10的基极流入使得三极管 Q10导通, 利用三极管 Q10导通时自身 的压降特性, 三极管 Q10将电压降低后, 从端子 D输出 5V电压给控制电路 24
[0054] 可见, 降压电路 25能够接收充电模块 30或蓄电模块 32输出的电压转换为低电压 后, 向控制电路 24供电, 使得控制电路 24正常工作。
[0055] 下面介绍应用一种电池组均衡系统的方法。 电池侦测模块 4先利用智能芯片 DS 2438和相应的外围电路对整个电池组 11的电流的流动情况进行检测, 根据整个 电池组 11的电流流动方向以及电流流动大小判断出电池组 11是处于充电状态, 还是处于放电或静置状态。
[0056] 当电池侦测模块 4确认电池组 10处于充电状态时, 电池侦测模块 4根据侦测到电 池组 10中各个电池电压值大小, 筛选出电池组 10中电压值小于预设电压值的一 个或多个电池, 如果存在电压值小于预设电压值的一个或多个电池, 则确认上 述一个或多个电池符合均衡开启的条件。
[0057] 开启对上述一个或多个电池均衡充电, 电池侦测模块 4发送控制信号给充电模 块 30 充电模块 30开始工作, 同时电池侦测模块 4还控制与符合均衡条件的一个 或多个电池电连接一个或多个转换模块 20打开, 充电模块 30给一个或多个转换 模块 20输出电压, 一个或多个转换模块 20将电压降低后对符合均衡条件的一个 或多个电池进行充电。 并且, 充电模块 30同时给蓄电模块 32充电, 当然, 充电 模块 30通过控制开关电路 34对蓄电模块 32与多个转换模块 20之间的线路进行切 断, 从而避免蓄电模块 32在电池组 10充电状态时电量的浪费。 在对符合均衡开 启条件的电池组 10中一个或多个电池完成额外充电后, 电池侦测模块 4侦测到电 池组 10中各个电压大小差异十分小或者没有电压差异时, 则电池侦测模块 4对打 开的多个转换模块 20进行关闭, 停止对上述一个或多个电池均衡充电。
[0058] 当电池侦测模块 4确认电池组 10处于放电状态或静置状态时, 电池侦测模块 4根 据侦测到电池组 10中各个电池电压大小, 筛选出电池组 10中电压值小于预设电 压值的一个或多个电池, 如果存在上述电压值小于预设电压值的一个或多个电 池, 则判断上述一个或多个电池符合均衡开启的条件。 此时由于充电模块 30没 有电压输出给蓄电模块 32, 从而开关电路 34无法切断蓄电模块 32与多个转换模 块 20之间的线路。
[0059] 开启对上述一个或多个电池均衡充电, 电池侦测模块 4控制与符合均衡条件的 一个或多个电池电连接一个或多个转换模块 20打开后, 蓄电模块 32给一个或多 个转换模块 20输出电压, 一个或多个转换模块 20将电压降低后对符合均衡条件 的一个或多个电池进行充电。 在对符合均衡开启条件的电池组 10中一个或多个 电池完成额外充电后, 电池侦测模块 4侦测到电池组 10中各个电压值大小差异十 分小或者没有时, 则电池侦测模块 4对打开的多个转换模块 20进行关闭, 停止对 上述一个或多个电池均衡充电。
[0060] 由上述可知, 本实施例不仅能够通过电池侦测模块和多个转换模块给电池组中 符合均衡条件的一个或多个电池进行额外的充电, 减少电池组中各个电池之间 电压大小差异, 达到提高电池组的使用效率、 整体容量以及使用寿命的目的。 还能够通过充电模块、 蓄电模块以及开关电路, 使得电池组处于充电状态或非 充电状态时都能给符合均衡条件的一个或多个电池进行额外的充电。
[0061] 最后需要强调的是, 本发明不限于上述实施方式, 如充电模块、 蓄电模块、 转 换模块连接关系的改变、 开关电路的具体结构的变化等也应该包括在本发明权 利要求的保护范围内。
[0062] 工业应用性
[0063] 本发明的电池组均衡系统可以对包含有多个电池组的系统中各个电池进行均衡 , 在电池处于充电或者放电时, 对电池的电压进行个别调节, 例如针对个别电 池进行充电或者放电, 从而减少电池组中各个电池之间电压大小差异、 提高电 池组的使用效率、 整体容量以及使用寿命。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种电池组均衡系统, 包括
电池管理系统、 电池组以及均衡模块, 所述电池管理系统向所述电池 组和所述均衡模块供电;
其特征在于:
所述均衡模块包括电池侦测模块、 多个转换模块、 充电模块以及蓄电 模块, 所述电池侦测模块与所述电池管理系统电连接, 所述电池侦测 模块还与所述充电模块电连接, 每一所述转换模块分别接收所述电池 侦测模块输出的控制信号, 且所述电池组中每一个电池的两个端子分 别连接至所述电池侦测模块, 所述充电模块向多个所述转换模块和所 述蓄电模块输出电压, 所述蓄电模块向多个所述转换模块输出电压, 每一所述转换模块分别将接收到的高电压转换为低电压后, 向所述电 池组中至少二个电池供电。
[权利要求 2] 根据权利要求 i所述的一种电池组均衡系统, 其特征在于:
所述蓄电模块与所述转换模块之间还设有开关电路, 所述开关电路还 与所述充电模块电连接。
[权利要求 3] 根据权利要求 1或 2所述的一种电池组均衡系统, 其特征在于:
每一所述转换模块包括控制电路、 降压电路以及至少二个以上的转换 电路, 所述降压电路把接收到的电压降低后, 向所述控制电路输出低 电压, 至少二个以上的所述转换电路分别接收所述控制电路输出的控 制信号。
[权利要求 4] 根据权利要求 3所述的一种电池组均衡的系统, 其特征在于:
每一所述控制电路均接收所述电池侦测模块输出的控制信号。
[权利要求 5] 根据权利要求 3或 4所述的一种电池组均衡系统, 其特征在于: 每一所 述转换电路分别与所述电池组中的一个电池的两个端子对应连接。
[权利要求 6] 一种电池组均衡系统的工作方法, 该电池组均衡系统包括电池管理系 统、 电池组以及均衡模块, 所述电池管理系统向所述电池组和所述均 衡模块供电; 其特征在于: 所述均衡模块包括电池侦测模块、 多个转 换模块、 充电模块以及蓄电模块, 所述电池侦测模块与所述电池管理 系统电连接, 所述电池侦测模块还与所述充电模块电连接, 每一所述 转换模块分别接收所述电池侦测模块输出的控制信号, 且所述电池组 中每一个电池的两个端子分别连接至所述电池侦测模块, 所述充电模 块向多个所述转换模块和所述蓄电模块输出电压, 所述蓄电模块也向 多个所述转换模块输出电压, 每一所述转换模块分别将接收到的高电 压转换为低电压后, 向所述电池组中至少二个电池供电;
其特征在于, 该方法包括:
所述电池侦测模块判断所述电池组的状态;
确认所述电池组处于充电状态时, 所述电池侦测模块侦测所述电池组 中每一个电池的电压大小, 判断所述电池组中一个电池或者多个是否 符合开启均衡条件, 若是, 则所述充电模块通过所述转换模块对符合 开启均衡条件的所述电池进行均衡充电, 同时对所述蓄电模块进行充 电, 电池侦测模块侦测到正在充电所述电池不符合均衡条件后, 则对 不符合均衡条件的所述电池停止均衡充电。
[权利要求 7] 根据权利要求 6所述的电池组均衡系统的工作方法, 其特征在于: 确认所述电池组处于放电状态或静置状态时, 所述电池侦测模块侦测 所述电池组中的每一个电池的电压大小, 判断所述电池组中的一个或 者多个电池是否符合开启均衡条件, 若是, 则所述蓄电模块通过所述 转换模块对符合开启均衡条件的所述一个或者多个电池进行均衡充电 , 电池侦测模块侦测到正在充电的一个或多个所述电池不符合均衡条 件后, 则对不符合均衡条件的所述电池停止均衡充电。
[权利要求 8] 根据权利要求 6或 7所述的电池组均衡系统的工作方法, 其特征在于: 所述判断电池组中一个电池或者多个是否符合开启均衡的条件包括: 所述电池侦测模块根据侦测到所述电池组中每一个电池的电压值大小 , 在确认所述电池组中存在电压值小于预设电压值的一个或多个电池 时, 确认符合均衡开启条件。
[权利要求 9] 根据权利要求 8所述的电池组均衡系统的工作方法, 其特征在于: 所述蓄电模块与所述多个转换模块之间还设有开关电路, 所述开关电 路还与所述充电模块电连接;
所述电池组处于充电状态时, 所述充电模块对所述蓄电模块进行充电 后, 还包括: 所述充电模块通过所述开关电路切断所述蓄电模块和所 述转换模块之间的线路。
[权利要求 10] 根据权利要求 6至 9任一项所述的电池组均衡系统的工作方法, 其特征 在于:
每一所述转换模块中包括控制电路、 降压电路以及至少二个以上的转 换电路, 所述降压电路将接收到的电压降低后, 向所述控制电路输出 低电压, 至少二个以上的所述转换电路分别接收所述控制电路输出的 控制信号, 每一所述转换电路与所述电池组中一个电池的两个端子之 间对应连接;
所述电池侦测模块通过控制所述多个转换电路的打开和关闭来进行对 所述电池组中符合均衡条件的一个或多个电池进行均衡充电和停止均 衡充电。
[权利要求 11] 根据权利要求 6至 10任一项所述的电池组均衡系统的工作方法, 其特 征在于:
所述电池侦测模块通过侦测到所述电池组的电流流动情况来判断所述 电池组的状态。
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