用于电池组的主动均衡装置的制作方法

本实用新型涉及锂电池充电领域，具体涉及一种用于电池组的主动均衡装置。

背景技术：

在电力领域，锂电池以其能量密度高、体积小、环保等优势逐渐成为电动汽车、储能以及通信后备电源的主流动力来源。

在实际使用时，锂电池均采用电池组的形式。但锂电池在生产时由于环境、生产机器等方面的原因会不可避免地出现微小性能差异，这就导致了锂电池组中的每个锂电池可能出现每节电池的电压值不同的情况。在多次使用后，这些电池的电压差会逐渐增大，如果不及时进行均衡处理，这些不断增大的不一致性会导致锂电池组的寿命提前耗尽。

目前常见的均衡方式是采用被动均衡电路，该被动均衡电路主要通过在每节电池单体两端并联一个功率电阻和开关，当某节电池电压较高时，吸合开关，消耗部分电量，直至达到均衡状态。

这样的均衡电路虽然可以在一定程度上对电池进行均衡处理。但是，由于均衡过程是将电能转化为热能，其散热过程就必须配置相应的冷却设备，这就使得工业生产中的成本大大增加并且将电能转化成热能会造成无谓的电力浪费；此外，如果散热不合理的话，会导致整个电池组合均衡模块温度过高，导致电池加速衰减以及均衡模块烧毁的后果。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于电池组的主动均衡装置，该主动均衡装置能够将锂电池组中电压高的锂电池中的电量转化到电压低的锂电池中，取代了将电能转化成热能的均衡流程，节约了能源，同时还降低了电池因为散热不当而导致寿命耗尽过快的风险。

为了实现上述目的，本实用新型实施方式提供一种用于电池组的主动均衡装置，电池组包括串联的两个电池单元，该主动均衡装置可以包括：电压传感器，用于检测两个电池单元中的每一个电池单元两端的电压；两个可控开关，该两个可控开关与两个电池单元串联连接；电感器，连接在两个电池单元之间的节点与两个可控开关之间的节点之间；控制器，用于：接收电压传感器检测到每一个电池单元两端的电压；判断检测到的两个电池单元中的一个电池单元两端的电压是否大于两个电池单元中的另一个电池单元的两端的电压；在判断检测到的两个电池单元中的一个电池单元两端的电压大于两个电池单元中的另一个电池单元的两端的电压的情况下，闭合该一个电池单元对应的第一可控开关，使得该一个电池单元给电感器充电；在给电感器充电结束后，断开第一可控开关，闭合两个可控开关中的第二可控开关，使得电感器对另一个电池单元进行充电，以均衡两个电池单元两端的电压。

可选地，该可控开关可以为电磁继电器。

可选地，该电压传感器可以为霍尔电压传感器。

可选地，该控制器可以为电池管理系统(Battery Management System， BMS)。

通过上述技术方案，本实用新型提供的主动均衡装置能够将锂电池组中电压高的锂电池中的电量通过电感器转化到电压低的锂电池中，取代了将电能转化成热能的均衡流程，节约了能源，同时还降低了电池因为散热不当而导致寿命耗尽过快的风险。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡装置的结构框图；

图2是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡装置的主动均衡电路的结构示意图；

图3是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡方法的流程图；

图4是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡方法的流程图；

图5是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡方法的流程图；以及

图6是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡方法的流程图。

附图标记说明

B1、第一电池单元 B2、第二电池单元

S₁、第一可控开关 S₂、第二可控开关

L、电感器 1、控制器

2、电压传感器

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡装置的结构示意图。图2是根据本实用新型的一实施方式的用于电池组的主动均衡装置的主动均衡电路，该电池组可以包括串联的两个电池单元(B1、B2)。在图1中，该主动均衡装置可以包括：

电压传感器2，用于检测两个电池单元中的每一个电池单元两端的电压。在图中，两个电池单元分别为第一电池单元B1和第二电池单元B2。该电压传感器2可以例如为霍尔电压传感器，本领域技术人员也可以理解其他的电压传感器也是适用的。

两个可控开关(S₁、S₂)，该两个可控开关与两个电池单元串联连接。

电感器L，该电感器L连接在两个电池单元之间的节点与两个可控开关之间的节点之间。

控制器1，用于执行如图2所示的用于电池组的主动均衡方法中的至少一部分步骤。在图2中，该方法可以包括：

在步骤S11中，电压传感器2检测两个电池单元中的每一个电池单元两端的电压。

在步骤S12中，控制器1接收电压传感器检测到的每一个电池单元两端的电压，判断检测到的两个电池单元中的一个电池单元两端的电压是否大于两个电池单元中的另一个电池单元两端的电压。

在步骤S13中，在判断检测到的两个电池单元中的一个电池单元两端的电压大于两个电池单元中的另一个电池单元两端的电压的情况下，闭合两个可控开关中与所述一个电池单元(在本实施方式中，假设第一电池单元B1 的两端的电压大于第二电池单元B2的两端的电压)对应的第一可控开关S₁，使得一个电池单元给电感器L充电。

在步骤S14中，在给电感器L充电结束后，断开第一可控开关S₁，闭合两个可控开关中的第二可控开关S₂，使得电感器L对第二电池单元B2进行充电，以均衡两个电池单元两端的电压。

在本实用新型的一个实施方式中，该控制器1可以用于执行如图3所示的用于电池组的主动均衡方法中的至少一部分步骤。与图2中所示的方法不同的地方在于，图3所示的方法中的步骤S12、S13被替换成以下步骤：

在步骤S22中，判断两个电池单元两端的电压的差值是否大于预设值；

在步骤S23中，在判断两个电池单元两端的电压的差值大于预设值的情况下，闭合第一可控开关S₁，以使得第一电池单元B1对电感器L充电。

在本实用新型的一实施方式中，控制器1还可以被配置成执行如图4所示的用于电池组的主动均衡方法中至少一部分步骤。与图3中所示的方法不同之处在于，图4所示的方法在步骤S23与步骤S24之间增加以下步骤：

在步骤S34中，如果两个电池单元两端的电压的差值减小到初始差值的一半，则断开第一可控开关S₁，以停止给电感器L充电，初始差值可以为开始给电感器L充电时两个电池单元两端的电压的差值。

在本实用新型的一实施方式中，控制器1还可以被配置成执行如图5所示的用于电池组的主动均衡方法中的至少一部分步骤。与图4所示的方法不同的是，该方法在步骤S31和步骤S32之间增加了以下步骤：

在步骤S42中，判断两个电池单元的两端的电压是否都小于预定电压。预定电压可以是例如在电池单元处于低电量时电池单元的电压值，这样在两个电池电源的电压过低(小于预定电压)时，不进行上述的主动均衡操作。

在以上的实施方式中，如果两个电池单元两端的电压达到了均衡，则可以断开电感器与两个电池单元之间的关联(例如断开可控开关S₁和S₂)。

在以上的实施方式中，第一可控开关S₁和第二可控开关S₂均可以选用电磁继电器，但本领域技术人员可以理解可控开关也可以为三极管、MOS 管等。

第一电池单元B1和第二电池单元B2的两端的电压可以由电压传感器2 检测，且检测到的电压值可以传送到控制器1。在使用时例如电压传感器2 分别检测电池组中的第一电池单元B1和第二电池单元B2两端的电压，并将检测到的电压传送到控制器1(例如BMS)。如果检测到的第一电池单元 B1两端的电压大于第二电池单元B2两端电压(例如，第一电池单元B1和第二电池单元B2之间的电压差值大于预设值)，控制器控制第一可控开关 S₁闭合，第二可控开关S₂断开，第一电池单元B1开始对电感器L充电。当在给电感器L充电过程中第一电池单元B1的电压下降到某个值，例如第一电池单元B1和第二电池单元B2之间的电压差值为出初始差值的一半，控制器1控制第一可控开关S₁断开同时控制第二可控开关S₂闭合，电感器L 给第二电池单元B2充电。当第一电池单元B1和第二电池单元B2的电压相等或接近相等时，控制器1可以控制第二可控开关S₂断开。第二电池单元 B2的电压大于第一电池单元B1的电压的情况与上述情况相似，不再赘述。

通过以上技术方案，本实用新型的实施方式所提供的电池组主动均衡装置能够将电压高的电池中的电量转化到电压低的电池中，取代了目前将高出的电能转化为热能的均衡电路，节约了能源，同时还降低了电池因为散热不当而导致寿命耗尽过快的风险。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。