电池分流均衡装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种电池分流均衡装置，充电机并接串联电池组，串联电池组中的每个电池单体均并联一个分流装置，所有的分流装置均连接检测电路，检测电路和所有的分流装置分别连接控制电路。每个分流装置均由分流电路和与分流电路串接的开关组成；检测电路检测电池组总电压与各电池单体电压，控制电路接受检测电路输来的电池组总电压与各电池单体电压，计算并选择出当前最低单体电压，将各电池单体电压与最低单体电压逐个比较，确定出比最低单体电压高的电池单体，启动并联于比最低单体电压高的电池单体的分流装置进行分流，整个充电过程中单体不存在过充或多充后再放出来消耗掉或转移到其它单体的问题，均衡速度快，均衡效果好。
【专利说明】电池分流均衡装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及蓄电池领域，具体涉及对蓄电池中各个单体电池进行均衡充电的
R- O
【背景技术】
[0002]蓄电池由多个单体电池串联组成，蓄电池组由多个蓄电池串联组成，已广泛地应用在交通、电力、通信等领域的电子设备中。实践表明，蓄电池组的寿命远远低于单体电池的寿命，最根本的原因就是在充电设备对蓄电池组充电式时，流过各个单体电池的电流大小相同，然而由于单体电池的容量存在差异，在以相同的充电电流充电时，会造成有的单体电池未充满，而有的单体电池过冲的现象，也就是造成单体电池充电不均衡，严重降低了蓄电池组的寿命。
[0003]现有的充电均衡器能够有效弥补在充电过程中不一致性，最大限度地发挥电池的效用，延长电池的使用寿命。常见的充电均衡器有如下几种:
[0004](I)高放低充式充电均衡器。这种充电均衡器由放电装置和充电装置共同组成，利用BMS检测充电过程中的单体电池电压，检测到端电压较高的单体电池则闭合相应的开关，同时为端电压低的单体电池补充充电直到与其他单体电压接近为止。这种充电均衡器的优点是单体电池有充有放，相对减少了部分能量损耗；缺点是控制比较复杂，同时也有不必要的能量损耗，同样有部分单体电池多充后能量再被放出来损耗掉。
[0005](2)电容切换式充电均衡器。这种充电均衡器，由电容在蓄电池组问来回切换实现电压均衡充放电，通过单刀双掷的双向开关进行切换。每个电容都与相邻的两个蓄电池相连。切换过程中，电压发生转化，向蓄电池释放或者吸收能量，最终达到相邻两个单体蓄电池的容量一致的目的。其优点是不用`消耗能量，效率较高；缺点是这种方法由于引进电容，所以均衡频率受到一定限制。另外，单刀双掷开关的实现比较复杂。同样存在部分电池单体多充后再被放出来转移到欠充的电池单体，转移过程中同样会再次造成能量损耗。
[0006](3)放电平衡式均衡充电机。以最低单体电压为基准，高于这个基准的单体电池则闭合相应的开关，为其放电，直至电压等于最低的单体电池电压，这时，所有闭合的开关都打开，充电机为串联电池组以相同的电流充电，单体电池的电压自动平衡。其优点是简单易行，缺点是电压检测电路较复杂，电池能量得不到充分利用。同样存在部分电池单体多充后再被放出来损耗掉了。
[0007]这些均衡充电器都是以一个均衡范围作为单体电池电压偏高或偏低的依据，但在电池充电过程中单体电压变化范围是较大的，这种固定均衡范围作为均衡依据的方法只能在充电后期或充电完成后进行，会增加整体充电均衡的时间，或导致均衡时间较短，影响均衡效果。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是为解决目前常见的电池充电均衡器存在的部分电池单体多充后再被放出损耗掉或转移到欠充的部分单体中，存在二次转移时的能量损耗，同时每次充电时或充电后多充的电池单体先被充入再放出会影响电池充电循环寿命的问题，提出一种新型的均衡效果好的电池分流均衡装置，
[0009]本实用新型采用的技术方案:充电机并接串联电池组，串联电池组中的每个电池单体均并联一个分流装置，所有的分流装置均连接检测电路，检测电路和所有的分流装置分别连接控制电路。每个分流装置均由分流电路和与分流电路串接的开关组成。
[0010]所述检测电路是用于检测电池组总电压与各电池单体电压的电路，所述控制电路是用于接受检测电路输来的电池组总电压与各电池单体电压、选择出当前最低单体电压、将各电池单体电压与最低单体电压逐个比较、确定出比最低单体电压高的电池单体并启动并联于比最低单体电压高的电池单体的分流装置进行分流的电路。
[0011]本实用新型采用上述技术后，与常见的电池充电均衡器相比，具有以下优点:
[0012]1、本实用新型在整个充电过程中单体不会存在过充现象，不会产生过充或多充后再放出来消耗掉或转移到其它单体的问题。
[0013]2、由于采用电池最低单体电压作为判断基准，可同时对绝大部分的单体进行分流均衡，分流均衡的电流与单体电压和平均单体电压的差值成正比，因此均衡速度快；同时由于各单体均衡的基准是相同的，因此均衡效果较好。
[0014]3、本实用新型由于 可以采用动态的基准电压(电池最低单体电压)给各个分流装置，因此可以在整个充电过程中精确进行分流均衡，均衡时间长，均衡单元的功率较小，不会因均衡范围原因影响均衡效果，因为是用具体的电压点来实现精确控制的。
[0015]4、本实用新型中的部分单体的被分流电流(或能量)可直接返回到电池组或其它电池单体中，提高充电效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构框图；
[0017]图中:1.充电机；2.分流装置；3.控制电路；4.检测电路。
【具体实施方式】
[0018]参见图1所示，BI，B2，......，Bn是串联电池组中的电池单体，充电机I并接串联
电池组，对串联电池组充电。每个电池单体BI，B2，……，Bn均并联一个分流装置2，所有的分流装置2均连接检测电路4，检测电路4和所有的分流装置I分别连接于控制电路3。每个分流装置2均由分流电路和与分流电路串接的开关组成，与电池单体B1，B2，……，Bn并联的分流装置2中的开关分别是开关SI，S2，……，Sn。
[0019]检测电路4是用于检测电池组总电压与各电池单体电压的电路，控制电路3是用于接受检测电路4输来的电池组总电压与各电池单体电压、选择出当前最低单体电压、将各电池单体电压与最低单体电压逐个比较、确定出比最低单体电压高的电池单体并启动并联于比最低单体电压高的电池单体的分流装置2进行分流的电路。
[0020]分流装置2可以是恒流源、DC/DC转换电路(可以是正激、反激、单桥、全桥、LLC、推挽、升压、BUCK-B00ST等转换电路)、电阻、其它类型的能量转换装置。
[0021]控制电路3可以是模拟数字电路，也可以是包括单片机或相关的M⑶的电路，通过软件进行控制。
[0022]本实用新型的工作过程如下:开始时，充电机I正常给电池组充电，由检测电路4对电池组的充电电压进行检测取样，检测取样到电池组总电压Vb与各电池单体电压Vi，并输入控制电路3，控制电路3接受检测电路4输来的电池组总电压Vb与各电池单体电压Vi，通过计算，选择出当前最低单体电压Vmin,最低单体电压Vmin的电池单体可能是一只电池单体，也可能同时有多只电池单体，形成以最低单体电压Vmin作为控制各开关SI，S2，……，Sn的动态电压基准。将各电池单体电压Vi与最低单体电压Vmin逐个地进行比较，确定出比最低单体电压Vmin高的电池单体，控制电路3启动并联于比最低单体电压Vmin高的电池单体的分流装置2，控制这些分流装置2减少这部分电池单体的充电电流，给这部分电池单体的充电电流进行分流。各个已工作的分流装置2的工作电流与它们的单体电压Vi和最低单体电压Vmin之差成正比，差越大，与这个电池单体并联的分流装置2所分流的电流也越大。分流装置2所分流的能量可以通过DC/DC模块回馈给电池组充电。当分流的这部分电池单体中的某个电池单体的电压经分流一段时间后与最低单体电压Vmin相等时，控制电路3再控制与所述某个电池单体并联的分流装置2停止工作，此时充电机I仍可能给电池组继续充电，当有任一电池单体电压Vi在充电过程中不断上升，到达单体保护电压Vol保护点时，均衡充电停止；当电池组总电压Vb到达电池组保护电压Vo2保护点时，均衡充电停止；由于在整个充电过程中通过分流装置2 —直在维持各单体电压Vi在整个充电过程中保持一致，则充电结束后，各单体电压Vi就自然达到均衡目的。在分流充电过程中，最低单体电压Vmin并不是固定不变而是变化的，最低单体电压Vmin会随着充电机给电池组充电整体电压变化而变化，被分流的电池单体不是固定的，当任何一个单体电压高于最低单体电压Vmin时，与之并联的分流装置2都会启动并对本单体的充电电流进行分流。在整个电池充电过程中，各个电池单体电压Vi都在正常范围内，每个电池单体都会在其单体电压Vi高于最低单体电压Vmin时被分流小部分充电电流，使单体电压偏高(通常在充电情况下单体电压偏高的电池单体它的容量也会偏高)的部分单体的充电电流被减少，最低单体电压Vmin的单体的充电电流因没有被减少而获得更多的充电容量；这样每个电池单体的电压与最低单体电压Vmin的压差逐渐缩小，直至压差为零，这样也就完成了串联电池组的均衡充电。`
【权利要求】
1.一种电池分流均衡装置，充电机并接串联电池组，其特征是:串联电池组中的每个电池单体均并联一个分流装置，所有的分流装置均连接检测电路，检测电路和所有的分流装置分别连接控制电路；每个分流装置均由分流电路和与分流电路串接的开关组成。
2.根据权利要求1所述电池分流均衡装置，其特征是:所述检测电路是用于检测电池组总电压与各电池单体电压的电路，所述控制电路是用于接受检测电路输来的电池组总电压与各电池单体电压、选择出当前最低单体电压、将各电池单体电压与最低单体电压逐个比较、确定出比最低单体电压高的电池单体并启动并联于比最低单体电压高的电池单体的分流装置进行分流的电路。
3.根据权利要求1所述电池分流均衡装置，其特征是:所述分流装置是恒流源、DC/DC转换电路或电阻之类的能量转换装置。
4.根据权利要求1所述电池分流均衡装置，其特征是:所述控制电路是模拟数字电路，或者是包括单片机或M⑶的电路。
【文档编号】H02J7/00GK203607882SQ201320684813
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】吴连日 申请人:江苏嘉钰新能源技术有限公司