专利名称：电池组串联补偿均衡方法及电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池组串联补偿均衡方法及电路，尤其涉及一种应用于电池组中 各电池电压或电池容量的补偿式均衡方法及电路。
背景技术：
在储能电站、电动汽车等应用场合都需要使用串联电池组，以满足高电压、高容量 的需求。单体电池由于生产工艺等原因导致各电池容量与性能的差异，在对电池组进行充 放电的过程中，必然会扩大这种差异；充电时，容量小、性能差的电池会产生过充现象，而放 电时，容量小、性能差的电池会有过放现象，长此以往，将加速电池的损坏。因此，动力电池 组需要采用均衡电路以延长电池组寿命是国内外学者和业界的共识。常用的均衡方法有并联分流电阻均衡法如图1所示，每个单体电池上并联一个 可控通断的电阻，它可以起到分流的作用，系统采集各单体电池的电压，若发现其中有单体 电池电压超过平均电压的一定阈值后，导通该单体电池并接的电阻而进行分流，能量消耗 在并联电阻上，这样充电较快的单体电池会放缓充电速度，最终使得所有电池都能同时充 满电。此均衡电路优点是成本低、简单、容易实现，缺点是过大的能量损耗，显然不适合高容 量、高电压的动力电池应用场合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电池组串联补偿均衡方法及电路，该方法 可以对电压偏低或容量偏小的电池单元进行串联补偿式均衡，是一种成本低廉的、无损的、 主动的电池组均衡方法，同时均衡电路简单，易于扩展。此方法根据不同均衡规则的制定实 现电池单元电压、容量的均衡，可对电池组中任意一个或连续的多个电池单元同时进行均 衡，可以有效抑制串联电池组内电池单元的过充过放现象，在最短的时间内改善电池单元 的一致性。为解决上述问题，本发明的技术方案是一种电池组串联补偿均衡方法，包括电池组信息的采集、采集信息的处理、电池组 均衡实现，所述采集信息的处理为通过对电池组信息处理获得需要均衡的电池单元信息， 所述电池组均衡实现为控制器控制相应执行器的通断，使需要均衡的一个或多个连续的电 池单元与恒流源串联成回路，并由恒流源对需要均衡的电池单元进行能量补偿，所述电池 单元由一个或多个单体电池并联或串联而成，且每个电池单元属性一致。所述电池组信息的采集是通过采集装置实时采集串联电池组中各电池单元信息 或通过通讯方式获取，并将电池单元信息反馈给信息处理单元；所述采集信息的处理是将 获取的电池单元信息通过均衡规则运算获得需要均衡的电池单元。优选地，所述电池单元属性包括电池基本属性和电池串并联结构。电池基本属性 包括电池类型、电池标称容量、电池标称电压；电池串并联结构包括电池并联数量及电池串 联级数。
优选地，所述执行器为电子开关或是继电器。一种电池组串联补偿均衡电路，所述均衡电路由控制器、恒流源、若干个干路开关 和支路开关组成，恒流源、干路开关和支路开关分别与控制器相连，若干干路开关串联后与 恒流源相连，每个干路开关两端分别通过支路开关与电池单元并联。 优选地，所述干路开关和支路开关为电子开关或是继电器。本发明提供的电池组串联补偿均衡方法及电路可以应用于各种类型电池组成的 电池组，该方法可以对电压偏低或容量偏小的电池单元进行串联补偿式均衡，是一种成本 低廉的、无损的、主动的电池组均衡方法，同时均衡电路简单，易于扩展。此方法根据不同均 衡规则的制定实现电池单元电压、容量的均衡，可对电池组中任意一个或连续的多个电池 单元同时进行均衡，可以有效抑制串联电池组内电池单元的过充过放现象，在最短的时间 内改善电池单元的一致性，延长了电池组的使用寿命。该方法具有效率高、应用广、灵活性 大、成本低廉等特点，同时满足了电动汽车等对可靠性要求高的高电压大容量系统的需要， 克服了现有均衡方法的不足。
图1是现有技术中并联分流电阻均衡法的电路连接图。图2是本发明的电路连接图。图3是本发明实施例的电路连接图。图4是本发明实施例的工作状态图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明，但本发明的保护范围并不限于 此。实施例参照图2-4，本实施例采用6节磷酸铁锂电池组成的电池组，电池单元以一个单体 电池为例。本发明的电路用于实现电池组的串联补偿式均衡，本实施例的电路包括控制器、 恒流源、若干个干路开关和支路开关组成，恒流源、干路开关和支路开关分别与控制器相 连，若干干路开关串联后与恒流源相连，每个干路开关两端分别通过支路开关与电池单元 并联。所述支路开关为K11、K21、K31、K41、K51、K61和Κ7，干路开关为Κ12、Κ22、Κ32、Κ42、 Κ52和Κ62，干路开关Κ12、Κ22、Κ32、Κ42、Κ52和Κ62串联后分别与恒流源的两端相连，其中 干路开关Κ12的一端与恒流源的第一接线端相连，干路开关Κ62的一端与恒流源的第二接 线端相连；干路开关Κ12的两端分别通过支路开关Kll和Κ21与电池Celll并联；干路开关 Κ22的两端分别通过支路开关Κ21和Κ31与电池Cell2并联；干路开关K32的两端分别通 过支路开关K31和K41与电池Cell3并联；干路开关K42的两端分别通过支路开关K41和 K51与电池Cell4并联；干路开关K52的两端分别通过支路开关K51和K61与电池Cell5并 联；干路开关K62的两端分别通过支路开关K61和K7与电池Cell6并联。所述控制器包括电池状态采集功能单元、均衡规则运算功能单元和控制信号输出 功能单元。所述控制信号输出功能单元包括开关控制信号输出单元和恒流源控制信号输出单元。
本发明应用于电池组串联补偿式均衡方法，采用单节电池当前的电压值或单节 电池当前的容量值作为电池状态信息，以电池组各单节电池当前电压的平均值为电压标 准值，电池组各单节电池当前容量的平均值为容量标准值。当采取容量值均衡时，阈值为 10% ；当采取电压值均衡时，平均电压值在
范围内的阈值为0.03V。当电池当前电压小于各自标准值且差值 大于阈值时，同时从其中查找最小电压电池或最小电压电池和与之相连的若干个电池作为 需要进行均衡的电池，此时判断为需要均衡，反之不需要均衡。本实施例以单节电池当前的电压值作为电池信息，以电池组的平均电压值作为标 准值，以电池组充电过程中的某一时刻为基准，该均衡方法包括电池组信息的采集、采集信 息的处理、电池组均衡实现三个步骤，具体如下电池组信息的采集是通过采集装置以一定的频率实时采集串联电池组中单节电 池电压值，各电压值见表1，并将该数据反馈给信息处理装置。
权利要求
1.一种电池组串联补偿均衡方法，包括电池组信息的采集、采集信息的处理、电池组 均衡实现，所述采集信息的处理为通过对电池组信息处理获得需要均衡的电池单元信息， 其特征在于，所述电池组均衡实现为控制器控制相应执行器的通断，使需要均衡的一个或 多个连续的电池单元与恒流源串联成回路，并由恒流源对需要均衡的电池单元进行能量补 偿，所述电池单元由一个或多个单体电池并联或串联而成，且每个电池单元属性一致。
2.根据权利要求1所述的一种电池组串联补偿均衡方法，其特征在于，所述电池单元 属性包括电池基本属性和电池串并联结构。
3.根据权利要求1所述的一种电池组串联补偿均衡方法，其特征在于，所述执行器为 电子开关或是继电器。
4.一种电池组串联补偿均衡电路，其特征在于，所述均衡电路由控制器、恒流源、若干 个干路开关和支路开关组成，恒流源、干路开关和支路开关分别与控制器相连，若干干路开 关串联后与恒流源相连，每个干路开关两端分别通过支路开关与电池单元并联。
5.根据权利要求4所述的一种电池组串联补偿均衡电路，其特征在于，所述干路开关 和支路开关为电子开关或是继电器。
全文摘要
本发明涉及一种电池组串联补偿均衡方法及电路，所述均衡方法包括电池组信息的采集、采集信息的处理、电池组均衡实现，电池组均衡实现为控制器控制相应执行器的通断，使需要均衡的一个或多个连续的电池单元与恒流源串联成回路；所述均衡电路由控制器、恒流源、若干个干路开关和支路开关组成，恒流源、干路开关和支路开关分别与控制器相连，若干干路开关串联后与恒流源相连，每个干路开关两端分别通过支路开关与电池单元并联。本发明可以对电池组中电压偏低或容量偏小的任意一个或连续的多个电池单元进行串联补偿式均衡，是一种成本低廉的、无损的、主动的电池组均衡方法，同时均衡电路简单，易于扩展。
文档编号H01M10/42GK102148408SQ20111005243
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者徐剑虹, 王浩, 陈春飞 申请人:杭州高特电子设备有限公司