本發(fā)明涉及鋰電池充電領域，具體涉及一種用于電池組的主動均衡裝置。

背景技術：

在電力領域，鋰電池以其能量密度高、體積小、環(huán)保等優(yōu)勢逐漸成為電動汽車、儲能以及通信后備電源的主流動力來源。

在實際使用時，鋰電池均采用電池組的形式。但鋰電池在生產(chǎn)時由于環(huán)境、生產(chǎn)機器等方面的原因會不可避免地出現(xiàn)微小性能差異，這就導致了鋰電池組中的每個鋰電池可能出現(xiàn)每節(jié)電池的電壓值不同的情況。在多次使用后，這些電池的電壓差會逐漸增大，如果不及時進行均衡處理，這些不斷增大的不一致性會導致鋰電池組的壽命提前耗盡。

目前常見的均衡方式是采用被動均衡電路，該被動均衡電路主要通過在每節(jié)電池單體兩端并聯(lián)一個功率電阻和開關，當某節(jié)電池電壓較高時，吸合開關，消耗部分電量，直至達到均衡狀態(tài)。

這樣的均衡電路雖然可以在一定程度上對電池進行均衡處理。但是，由于均衡過程是將電能轉(zhuǎn)化為熱能，其散熱過程就必須配置相應的冷卻設備，這就使得工業(yè)生產(chǎn)中的成本大大增加并且將電能轉(zhuǎn)化成熱能會造成無謂的電力浪費；此外，如果散熱不合理的話，會導致整個電池組合均衡模塊溫度過高，導致電池加速衰減以及均衡模塊燒毀的后果。并且，由于當均衡電路的整體溫度過高時，沒有響應的預警機制，很容易導致電池因為高溫而損壞甚至爆炸，從而對工作人員的生命安全造成威脅。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于電池組的主動均衡裝置，該主動均衡裝置能夠?qū)囯姵亟M中電壓高的鋰電池中的電量轉(zhuǎn)化到電壓低的鋰電池中，取代了將電能轉(zhuǎn)化成熱能的均衡流程，節(jié)約了能源，同時還降低了電池因為散熱不當而導致壽命耗盡過快的風險。并且，該裝置還能夠在自身的溫度過高時發(fā)出警報信號，從而避免了電池因為溫度過高而損壞的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施方式提供一種用于電池組的主動均衡裝置，電池組由串聯(lián)的至少兩個電池單元構成，該主動均衡裝置可以包括：溫度傳感器，用于檢測主動均衡裝置的溫度；警報器，用于啟動以通知工作人員；電壓傳感器，用于檢測兩個電池單元中的每一個電池單元兩端的電壓；兩個可控開關，該兩個可控開關與兩個電池單元串聯(lián)連接；儲能元件，連接在兩個電池單元之間的節(jié)點與兩個可控開關之間的節(jié)點之間；控制器，用于：接收該主動均衡裝置的溫度并根據(jù)該溫度判斷是否啟動警報裝置；接收電壓傳感器檢測到每一個電池單元兩端的電壓；判斷檢測到的兩個電池單元中的一個電池單元兩端的電壓是否大于兩個電池單元中的另一個電池單元的兩端的電壓；在判斷檢測到的兩個電池單元中的一個電池單元兩端的電壓大于兩個電池單元中的另一個電池單元的兩端的電壓的情況下，閉合該一個電池單元對應的第一可控開關，使得該一個電池單元給儲能元件充電；在給儲能元件充電結(jié)束后，斷開第一可控開關，閉合兩個可控開關中的第二可控開關，使得儲能元件對另一個電池單元進行充電，以均衡兩個電池兩端的電壓。

可選地，該控制器可以用于：判斷兩個電池單元兩端的電壓的差值是否大于預設值；在判斷兩個電池單元兩端的電壓的差值大于預設值的情況下，閉合第一可控開關，以使得第一電池單元對儲能元件充電。

可選地，在判斷檢測到的兩個電池單元中的一個電池單元兩端的電壓大于兩個電池單元中的另一個電池單元兩端的電壓的情況下，閉合兩個可控開關中與一個電池單元對應的第一可控開關，使得一個電池單元給儲能元件充電可以包括：如果兩個電池單元兩端的電壓的差值減小到初始差值的一半，則斷開所述第一可控開關，以停止給所述儲能元件充電。其中，該初始差值為開始給所述儲能元件充電時所述兩個電池單元兩端的電壓的差值。

可選地，控制器還可以用于：在檢測到電池組中的兩個電池單元兩端的電壓都小于預定電壓的情況下，不對兩個電池單元進行均衡。

可選地，該可控開關可以為電磁繼電器。

可選地，該電壓傳感器可以為霍爾電壓傳感器。

可選地，該控制器可以為電池管理系統(tǒng)(batterymanagementsystem，bms)。

通過上述技術方案，本發(fā)明提供的主動均衡裝置能夠?qū)囯姵亟M中電壓高的鋰電池中的電量通過電容線圈轉(zhuǎn)化到電壓低的鋰電池中，取代了將電能轉(zhuǎn)化成熱能的均衡流程，節(jié)約了能源，同時還降低了電池因為散熱不當而導致壽命耗盡過快的風險。并且，該裝置通過設置溫度傳感器的形式來監(jiān)控自身的溫度。在自身溫度過高時，向工作人員發(fā)出警報，從而避免了電池因為溫度過高而損壞的問題，保障了工作人員的生命安全。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡裝置的結(jié)構框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡裝置的結(jié)構示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡方法的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡方法的流程圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡方法的流程圖；

以及

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡方法的流程圖。

附圖標記說明

1、控制器2、電壓傳感器

3、溫度傳感器4、警報器

b1、第一電池單元b2、第二電池單元

s1、第一可控開關s2、第二可控開關

5、儲能元件

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡裝置的結(jié)構框圖。該電池組可以包括串聯(lián)的兩個電池單元(b1、b2)。在圖1中，該主動均衡裝置可以包括：

溫度傳感器3，用于檢測主動均衡裝置的溫度。該溫度傳感器3可以為電容式溫度傳感器，但本領域技術人員可以理解為其他的溫度傳感器也是適用的。

警報器4，用于啟動以通知工作人員。該警報器4可以為led信號燈，但本領域技術人員可以理解為蜂鳴器等警報器也是適用的。

電壓傳感器2，用于檢測兩個電池單元中的每一個電池單元兩端的電壓。在圖2中，兩個電池單元分別為第一電池單元b1和第二電池單元b2。該電壓傳感器2可以例如為霍爾電壓傳感器，本領域技術人員也可以理解其他的電壓傳感器也是適用的。

兩個可控開關(s1、s2)，該兩個可控開關(在圖2中，該兩個可控開關s為第一可控開關s1和第二可控開關s2)與兩個電池單元(第一電池單元b1和第二電池單元b2)串聯(lián)連接。

儲能元件5，該儲能元件5連接在兩個電池單元之間的節(jié)點與兩個可控開關s之間的節(jié)點之間。該儲能元件5為電感器、電容器中的至少一者。

控制器1，可以用于接收檢測到的該主動均衡裝置的溫度，并根據(jù)該溫度判斷是否啟動警報器4。在本實施方式中，例如，當該主動均衡裝置的溫度高于預定的溫度時，控制器1啟動警報器4通知工作人員，從而避免了電池因為溫度過高而損壞的問題。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于電池組的主動均衡裝置的結(jié)構示意圖。在圖2中，兩個電池單元可以為第一電池單元b1和第二電池單元b2。兩個可控開關s可以為第一可控開關s1和第二可控開關s2。

該控制器1還可以用于執(zhí)行如圖2所示的用于電池組的主動均衡方法中的至少一部分步驟。在圖3中，該方法可以包括：

在步驟s11中，電壓傳感器2檢測兩個電池單元中的每一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s12中，控制器1接收電壓傳感器檢測到的每一個電池單元兩端的電壓，判斷檢測到的兩個電池單元中的一個電池單元兩端的電壓是否大于兩個電池單元中的另一個電池單元兩端的電壓。

在步驟s13中，在判斷檢測到的兩個電池單元中的一個電池單元兩端的電壓大于兩個電池單元中的另一個電池單元兩端的電壓的情況下，閉合兩個可控開關中與所述一個電池單元(在本實施方式中，假設第一電池單元b1的兩端的電壓大于第二電池單元b2的兩端的電壓)對應的第一可控開關s1，使得一個電池單元給儲能元件5充電。

在步驟s14中，在給儲能元件5充電結(jié)束后，斷開第一可控開關s1，閉合兩個可控開關中的第二可控開關s2，使得儲能元件5對第二電池單元b2進行充電，以均衡兩個電池單元兩端的電壓。

在本發(fā)明的一個實施方式中，該控制器1可以用于執(zhí)行如圖4所示的用于電池組的主動均衡方法中的至少一部分步驟。與圖3中所示的方法不同的地方在于，圖3所示的方法中的步驟s12、s13被替換成以下步驟：

在步驟s22中，判斷兩個電池單元兩端的電壓的差值是否大于預設值；

在步驟s23中，在判斷兩個電池單元兩端的電壓的差值大于預設值的情況下，閉合第一可控開關s1，以使得第一電池單元b1對儲能元件5充電。

在本發(fā)明的一實施方式中，控制器1還可以被配置成執(zhí)行如圖5所示的用于電池組的主動均衡方法中至少一部分步驟。與圖4中所示的方法不同之處在于，圖5所示的方法在步驟s23與步驟s24之間增加以下步驟：

在步驟s34中，如果兩個電池單元兩端的電壓的差值減小到初始差值的一半，則斷開第一可控開關s1，以停止給儲能元件5充電，初始差值可以為開始給儲能元件5充電時兩個電池單元兩端的電壓的差值。

在本發(fā)明的一實施方式中，控制器1還可以被配置成執(zhí)行如圖6所示的用于電池組的主動均衡方法中的至少一部分步驟。與圖5所示的方法不同的是，該方法在步驟s31和步驟s32之間增加了以下步驟：

在步驟s42中，判斷兩個電池單元的兩端的電壓是否都小于預定電壓。預定電壓可以是例如在電池單元處于低電量時電池單元的電壓值，這樣在兩個電池電源的電壓過低(小于預定電壓)時，不進行上述的主動均衡操作。

在以上的實施方式中，如果兩個電池單元兩端的電壓達到了均衡，則可以斷開儲能元件5與兩個電池單元之間的關聯(lián)(例如斷開可控開關s1和s2)。

在以上的實施方式中，第一可控開關s1和第二可控開關s2均可以選用電磁繼電器，但本領域技術人員可以理解可控開關也可以為三極管、mos管等。

第一電池單元b1和第二電池單元b2的兩端的電壓可以由電壓傳感器2檢測，且檢測到的電壓值可以傳送到控制器1。在使用時例如電壓傳感器2分別檢測電池組中的第一電池單元b1和第二電池單元b2兩端的電壓，并將檢測到的電壓傳送到控制器1(例如bms)。如果檢測到的第一電池單元b1兩端的電壓大于第二電池單元b2兩端電壓(例如，第一電池單元b1和第二電池單元b2之間的電壓差值大于預設值)，控制器1控制第一可控開關s1閉合，第二可控開關s2斷開，第一電池單元b1開始對儲能元件5充電。當在給儲能元件5充電過程中第一電池單元b1的電壓下降到某個值，例如第一電池單元b1和第二電池單元b2之間的電壓差值為出初始差值的一半，控制器1控制第一可控開關s1斷開同時控制第二可控開關s2閉合，儲能元件5給第二電池單元b2充電。當?shù)谝浑姵貑卧猙1和第二電池單元b2的電壓相等或接近相等時，控制器1可以控制第二可控開關s2斷開。第二電池單元b2的電壓大于第一電池單元b1的電壓的情況與上述情況相似，不再贅述。

通過以上技術方案，本發(fā)明的實施方式所提供的電池組主動均衡裝置能夠?qū)㈦妷焊叩碾姵刂械碾娏哭D(zhuǎn)化到電壓低的電池中，取代了目前將高出的電能轉(zhuǎn)化為熱能的均衡電路，節(jié)約了能源，同時還降低了電池因為散熱不當而導致壽命耗盡過快的風險。此外，由于該主動均衡裝置中設置有溫度傳感器，當主動均衡裝置因發(fā)生故障而導致裝置溫度過高時，控制器還會啟動警報器通知工作人員，從而避免了電池因為溫度過高而損壞的問題，保障了工作人員的生命安全。

以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。