電池電量均衡系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池電量均衡系統(tǒng)，屬于電池保護及高效利用領域。
【背景技術】
[0002]可重復充放電的電池應用越來越廣，已經可以預見將來電動汽車將廣受大眾青睞，但是這類電池卻因為生產不可控的總會出現品質不一致，如電池內阻、電池容量不一致，或剛開始差異較小，使用一段時間后某些電池開始逐漸容量下降或內阻增大，甚至失效。如果沒有一個較好電池平衡充放電方案將嚴重影響電池的使用壽命和效果。
[0003]解決上述問題的方案主要分為兩種，一種是損耗型，一種是無損耗型；損耗型主要利用電阻將高電量的電池單元中多出的電量進行消耗，雖然能達到一定的均衡效果，但時效差、能力極為有限，還存在木桶短板效應，該種方案不適合大容量電池組。無損耗型的方案一般采用變壓器、MOS開關管作為均衡儲能元件，體積較大、成本較高、電路構架相對還是復雜些，同時因為是變壓器，還存在耦合損耗。因此，設計一款不使用變壓器作為均衡儲能元件、無電池節(jié)數限制、無電量損耗，且結構更為簡單、成本更為低廉的均衡系統(tǒng)尤為迫切。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述技術的不足，本發(fā)明提供了一種結構簡單、便于推廣、生產成本低的電池電量均衡系統(tǒng)。
[0005]電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:包括一個由N節(jié)(N為大于等于二的正整數)電池單元串聯(lián)而成的電池組、N-1個設置在相鄰電池單元之間的均衡單元、N-1個用于控制均衡單元啟動或關閉的控制單元；
[0006]所述均衡單元由設置在相鄰串接電池單元之間的一個均衡儲能元件及一個開關組組成，當控制單元偵測到相連電池之間的電量差達到限值時，控制單元驅動所述開關組啟動均衡儲能元件作用于回路，對相鄰電池單元進行均衡處理；
[0007]所述控制單元由振蕩器及邏輯驅動組成，并設置在相鄰電池單元之間，當相鄰電池單元之間的電壓一致時，所述振蕩器休眠；當相鄰電池單元之間電壓之差達到限值時，所述振蕩器啟動，并驅動所述開關組以控制均衡儲能元件的啟動或關閉。
[0008]進一步地，所述均衡儲能元件為電容或電感。
[0009]進一步地，當以電容作為均衡儲能元件時，開關組設置開關的數量為四個；當以電感作為均衡儲能元件時，開關組設置開關的數量為二個。
[0010]進一步地，當以電容作為均衡儲能元件時，設置開關S1、開關S2、開關S3、開關S4，電容的一端分別通過開關S1、開關S2連接電池單元BI的正極、負極，另一端分別通過開關S3、開關S4連接電池單元B2的正極、負極，開關S2、開關S3的連接點與電池單元B1、電池單元B2的連接點相連；
[0011]如控制單元偵測到B1、B2之間的電量差達到限值，開關S2、開關S4斷開，開關S1、開關S3導通，時長半個周期；之后開關S1、開關S3斷開，開關S2、開關S4導通，時長半個周期；如果電池單元BI的電量比電池單元B2高，在開關S1、開關S3導通時電池單元BI向電容Cl充電，開關S2、開關S4導通時，電容Cl向電池元件B2放電；如果電池元件B2的電量比電池元件BI高，在開關S2、開關S4導通時電池元件B2向電容Cl充電，開關S1、開關S3導通時，電容Cl向電池元件BI放電。
[0012]進一步地，當以電感作為均衡儲能元件時，設置開關S1、開關S2，電感的一端分別連接電池單元BI的負極、電池單元B2的正極，另一端分別通過開關S1、開關S2連接電池單元BI的正極、電池單元B2的負極；
[0013]開關SI和開關S2交替導通，占空比50: 50 ;開關S2斷開，開關SI導通，電感上?0端為負，il端為正；開關SI斷開，S2閉合，電感上1端為正，il端為負，完成一個周期，周而復始，從而使電池單元B1、電池單元B2上的電量相等。
[0014]進一步地，所述開關均為MOS開關。
[0015]本發(fā)明均衡效果好、結構簡單、生產成本更低、便于推廣。
【附圖說明】
[0016]附圖1是本發(fā)明所公開的電池電量均衡系統(tǒng)的拓撲圖；
[0017]附圖2是本發(fā)明所公開的電池電量均衡系統(tǒng)中均衡儲能元件選用電容時的均衡系統(tǒng)電路拓撲圖；
[0018]附圖3是本發(fā)明所公開的電池電量均衡系統(tǒng)中均衡儲能元件選用電感時的均衡系統(tǒng)電路拓撲圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖及具體的實施例對本發(fā)明所公開的一種電池電量均衡系統(tǒng)作進一步闡釋。
[0020]如附圖1所示的一種電池電量均衡系統(tǒng)，包括一個由N節(jié)(N為大于等于二的正整數)電池單元B串聯(lián)而成的電池組、N-1個設置在相鄰電池單元之間的均衡單元M、N-1個用于控制均衡單元M啟動或關閉的控制單元；
[0021]所述均衡單元M由設置在相鄰串接電池單元B之間的一個均衡儲能元件及一個開關組組成，當控制單元偵測到相連電池單元B之間的電量差達到限值時，控制單元驅動所述開關組啟動均衡儲能元件作用于回路，對相鄰電池單元B進行均衡處理；
[0022]所述控制單元由振蕩器及邏輯驅動組成，并設置在相鄰電池單元B之間，當相鄰電池單元B之間的電壓一致時，所述振蕩器休眠；當相鄰電池單元B之間電壓之差達到限值時，所述振蕩器啟動，并驅動所述開關組以控制均衡儲能元件的啟動或關閉。
[0023]如附圖2所示的一種電池電量均衡系統(tǒng)的均衡單元，設置開關S1、開關S2、開關S3、開關S4，電容Cl的一端分別通過開關S1、開關S2連接電池單元BI的正極、負極，另一端分別通過開關S3、開關S4連接電池單元B2的正極、負極，開關S2、開關S3的連接點與電池單元B1、電池單元B2的連接點相連；
[0024]如控制單元偵測到B1、B2之間的電量差達到限值，開關S2、開關S4斷開，開關S1、開關S3導通，時長半個周期；之后開關S1、開關S3斷開，開關S2、開關S4導通，時長半個周期；如果電池單元BI的電量比電池單元B2高，在開關S1、開關S3導通時電池單元BI向電容Cl充電，開關S2、開關S4導通時，電容Cl向電池元件B2放電；如果電池元件B2的電量比電池元件BI高，在開關S2、開關S4導通時電池元件B2向電容Cl充電，開關S1、開關S3導通時，電容Cl向電池元件BI放電。
[0025]如附圖3所示的一種電池電量均衡系統(tǒng)的均衡單元，設置開關S1、開關S2，電感的一端分別連接電池單元BI的負極、電池單元B2的正極，另一端分別通過開關S1、開關S2連接電池單元BI的正極、電池單元B2的負極；
[0026]開關SI和開關S2交替導通，占空比50: 50 ;開關S2斷開，開關SI導通，電感上1端為負，il端為正；開關SI斷開，S2導通，電感上1端為正，il端為負，完成一個周期，周而復始，從而使電池單元B1、電池單元B2上的電量相等。占空比50: 50指的是理論值，在平衡電流較小時是占空比50: 50，實際應用中可以適當調節(jié)占空比，以補償MOS開關管、電感內阻損耗，或用于平衡電流調節(jié)或限流。
[0027]所述開關均為MOS開關。
[0028]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:包括一個由N節(jié)(N為大于等于二的正整數)電池單元串聯(lián)而成的電池組、N-1個設置在相鄰電池單元之間的均衡單元、N-1個用于控制均衡單元啟動或關閉的控制單元； 所述均衡單元由設置在相鄰串接電池單元之間的一個均衡儲能元件及一個開關組組成，當控制單元偵測到相連電池單元之間的電量差達到限值時，控制單元驅動所述開關組啟動均衡儲能元件作用于回路，對相鄰電池單元進行均衡處理； 所述控制單元由振蕩器及邏輯驅動組成，并設置在相鄰電池單元之間，當相鄰電池單元之間的電壓一致時，所述振蕩器休眠；當相鄰電池單元之間電壓之差達到限值時，所述振蕩器啟動，并驅動所述開關組以控制均衡儲能元件的啟動或關閉。2.根據權利要求1所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:所述均衡儲能元件為電容或電感。3.根據權利要求2所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:當以電容作為均衡儲能元件時，開關組設置開關的數量為四個；當以電感作為均衡儲能元件時，開關組設置開關的數量為二個。4.根據權利要求3所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:當以電容作為均衡儲能元件時，設置開關S1、開關S2、開關S3、開關S4，電容的一端分別通過開關S1、開關S2連接電池單元BI的正極、負極，另一端分別通過開關S3、開關S4連接電池單元B2的正極、負極，開關S2、開關S3的連接點與電池單元B1、電池單元B2的連接點相連； 如控制單元偵測到B1、B2之間的電量差達到限值，開關S2、開關S4斷開，開關S1、開關S3導通，時長半個周期；之后開關S1、開關S3斷開，開關S2、開關S4導通，時長半個周期；如果電池單元BI的電量比電池單元B2高，在開關S1、開關S3導通時電池單元BI向電容Cl充電，開關S2、開關S4導通時，電容Cl向電池元件B2放電；如果電池元件B2的電量比電池元件BI高，在開關S2、開關S4導通時電池元件B2向電容Cl充電，開關S1、開關S3導通時，電容Cl向電池元件BI放電。5.根據權利要求2所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:當以電感作為均衡儲能元件時，設置開關S1、開關S2，電感的一端分別連接電池單元BI的負極、電池單元B2的正極，另一端分別通過開關S1、開關S2連接電池單元BI的正極、電池單元B2的負極； 開關SI和開關S2交替導通，占空比50: 50 ;開關S2斷開，開關SI導通，電感上i0端為負，il端為正；開關SI斷開，S2導通，電感上1端為正，il端為負，完成一個周期，周而復始，從而使電池單元B1、電池單元B2上的電量相等。6.根據權利要求3所述的電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于:所述開關均為MOS開關。
【專利摘要】電池電量均衡系統(tǒng)，其特征在于：包括一個由N節(jié)(N為大于等于二的正整數)電池單元串聯(lián)而成的電池組、N-1個設置在相鄰電池單元之間的均衡單元、N-1個用于控制均衡單元啟動或關閉的控制單元；所述均衡單元由設置在相鄰串接電池單元之間的一個均衡元件及一個開關組組成，當控制單元偵測到相連電池之間的電量差達到限值時，控制單元驅動所述開關組啟動均衡元件作用于回路，對相鄰電池單元進行均衡處理；所述控制單元由振蕩器及邏輯驅動組成，并設置在相鄰電池單元之間。本發(fā)明均衡效果好，結構簡單，生產成本低，便于推廣。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN105140992
【申請?zhí)枴緾N201510541884
【發(fā)明人】盧小明
【申請人】盧小明
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月31日