一种用于多电池或多电池组并联充电或放电的电流均衡的方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种适用于非连续电流的、实施简单有效的多电池或多电池组并联放电或充电时均衡电流的方法与系统。该方法与系统包括多电池或多电池组形成的多个并联支路，每个并联支路包括电池或电池组、低阻开关通路、和降压部件通路，低阻开关通路和降压部件通路并联连接。当低阻开关闭合时，放电或充电电流仅流经低阻开关通路，通过脉宽调节控制低阻开关通断，实时调节电池或电池组放电或充电电流大小；当低阻开关断开时，电流仅流经降压部件通路，降压部件调整该电池或电池组相对于其他电池或电池组的电压大小。通过时间积分，采用多种算法实现多个电池或电池组总的充电或放电电荷数的均衡，进而实现了多电池或多电池组并联放电或充电时放电电流或者充电电流的均衡控制。
【专利说明】—种用于多电池或多电池组并联充电或放电的电流均衡的方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电池电能存储与应用领域，具体涉及多电池或多电池组并联充电或放电的电流均衡的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在电池备份系统和电池储能系统等涉及多个电池的综合应用系统中，多电池或多电池组的并联充电或放电是不可避免的。多电池之间或者多电池组之间因为电压的不同，在并联充电或放电时，如果直接进行简单的电路并联，各电池和电池组之间将出现电流不均衡现象。
[0003]现有的电池并联均流技术有很多种，大致归纳为以下几类:
(I)输入输出特性斜率控制法:这种方法控制每个参与并联的电池或电池组的输入输出阻抗特性，使原来不一致的电池或电池组单元的输出特性斜率趋向一致，从而实现均流。
[0004](2)主从控制法:这种方法选出一组电池或电池组作为主参考，其他电池或电池组采用电路和方法跟随主电池或电池组的电流，从而实现均衡。
[0005](3)平均电流法:这种方法检测总的电流，各参与并联的电池或电池组通过电路控制达到计算出的平均电流，从而实现均流。
[0006](4)最大电流均流法:这种方法设定最大电流，如果参与并联的电池或电池组输入输出电流达到最大电流则通过电路动作限制在最大电流，如果未达到，则不动作，从而实现一定程度的均流。
[0007](5)强迫均流法:这种方法使用监控模块对各支路电流进行比较并实时进行强制均流。
[0008](6)热应力自动均流法:这种办法监控各支路温度然后根据温度调节和分配支路电流，从而实现均流。
[0009]从以上分析可以看出，现有的均流方法相对比较复杂，适用于精度要求高，对电路复杂程度要求低的应用场景。如果要求用最少器件和最简单的方法完成均流，以上各方法很难满足要求；同时以上方法主要用于连续电流的均流，在很多应用场景中，放电电流并非总是连续的均流，只要各支路电流平均值均流即可。因此，有必要提出一种适用于非连续电流的、实施简单有效的多电池或多电池组并联放电或充电时电流均衡的方法与系统。
【发明内容】
[0010]本发明提出了一种多电池或多电池组并联放电或充电时电流均衡的方法与系统，用于实现多电池或多电池组并联放电或充电时放电电流或者充电电流的均衡控制。
[0011]附图1示出了多电池或多电池组并联放电或充电时与其控制电路对接和配置的电路示意图。本发明的电流均衡控制系统包括多电池或多电池组形成的多个并联支路，参见附图1，N组电池或电池组通过各自的2个支路进行并联放电或者充电。每个电池或电池组连接两个支路:支路I为低阻开关通路，支路2为降压部件通路，其中支路I和支路2并联连接，支路I中的低阻开关采用脉宽调节信号进行控制。即每个并联支路包括电池或电池组、低阻开关通路及其脉宽调制控制电路、降压部件通路等。
[0012]放电时，电池或电池组通过低阻开关和降压部件向外部负载放电；充电时，外部电源通过低阻开关和降压部件对电池或电池组充电；其中低阻开关通过脉宽调制控制电路控制其通断。
根据本发明，本发明一方面涉及一种多电池或多电池组并联充放电的电流均衡方法，包括多电池或多电池组形成的多个并联支路，每个并联支路包括电池或电池组、低阻开关通路、和降压部件通路，每个并联支路上的电池或电池组通过各自的低阻开关通路和降压部件通路进行并联放电或者充电。
[0013]低阻开关通路和降压部件通路并联连接；放电时，电池或电池组通过低阻开关和/或降压部件向外部负载放电；充电时，外部电源通过低阻开关和/或降压部件对电池或电池组充电。低阻开关通路包括低阻开关，降压部件通路包括降压部件，该低阻开关采用脉宽调节信号进行控制。当低阻开关闭合时，放电或充电电流仅流经低阻开关通路，通过脉宽调节控制低阻开关通断，实时调节电池或电池组放电或充电电流大小；当低阻开关断开时，电流仅流经降压部件通路，降压部件调整该电池或电池组相对于其他电池或电池组的电压大小。通过时间积分，采用多种算法实现多个电池或电池组总的充电或放电电荷数的均衡。
[0014]根据本发明，本发明另一方面涉及一种多电池或多电池组并联充放电的电流均衡控制系统，包括多电池或多电池组形成的多个并联支路，每个并联支路包括电池或电池组、低阻开关通路、和降压部件通路，每个并联支路上的电池或电池组通过各自的低阻开关通路和降压部件通路进行并联放电或者充电。
[0015]低阻开关通路和降压部件通路并联连接；放电时，电池或电池组通过低阻开关和/或降压部件向外部负载放电；充电时，外部电源通过低阻开关和/或降压部件对电池或电池组充电。低阻开关通路包括低阻开关，降压部件通路包括降压部件，该低阻开关采用脉宽调节信号进行控制。当低阻开关闭合时，放电或充电电流仅流经低阻开关通路，通过脉宽调节控制低阻开关通断，实时调节电池或电池组放电或充电电流大小；当低阻开关断开时，电流仅流经降压部件通路，降压部件调整该电池或电池组相对于其他电池或电池组的电压大小。通过时间积分，采用多种算法实现多个电池或电池组总的充电或放电电荷数的均衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1多电池或多电池组并联放电或充电时与其控制电路对接和配置的电路示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，本发明的电流均衡控制系统的工作基本原理如下:假设各电池或电池组电压相互有所差别，当各电池或电池组并联对外放电或者从外部电源充电时，各支路放电或充电的电流会有所差别。对某一电池或电池组来说，支路I是低阻开关通路，当开关闭合时，由于支路I阻抗小，放电或充电电流会流经过支路I而不经过支路2。当支路I开关断开时，电流流经支路2。由于支路2上有降压部件，使得该电池或电池组相对于其他电池或电池组来说电压会有所变化，从而使得电流流经支路2时比支路I有变化。通过脉宽调节的开关信号控制开关，就可以实时调节该电池或电池组放电或充电电流大小，经过时间积分，可以采用多种算法实现各电池或电池组总的充电或放电电荷数的均衡。
[0018](I)实施例1:各电池组或电池组并联放电
假设电池或电池组I到N的电压都是10V，只有电池组2的电压是10.5V。当并联放电时，电池或电池组1，3，4，-N的支路I放电电流都相等，等于100A。电池或电池组2的电压相对较高，所以它的支路I放电电流会高于100A，假设为120A。此时均流的办法是:以一定脉宽，比如80%，来控制电池或电池组2的支路I开关，有20%的时间，该开关是断开的，从而强迫电流流经支路2。假设降压部件压降是IV，从而支路2的20%电流流经时间里，支路2的电流实际比较小，比如只有IOA0那么电池或电池组2的实际出电电流平均为120*80%+10*20%=98A。可以看到，经过脉宽信号对开关的调节，电池或电池组2的出电电流从120A，降低到了 98A，平均均流误差从20%降低到了 2%。这是一种简单有效的放电均流方法。
[0019](2)实施例2:各电池组或电池组并联充电
假设电池或电池组I到N的电压都是10V，只有电池组2的电压是9.5V。当并联充电时，电池或电池组1，3，4，".Ν的支路I充电电流都相等，等于100A。电池或电池组2的电压相对较低，所以它的支路I充电电流会高于100Α，假设为120Α。此时均流的办法是:以一定脉宽，比如80%，来控制电池或电池组2的支路I开关，有20%的时间，该开关是断开的，从而强迫电流流经支路2。假设降压部件压降是IV，从而支路2的20%电流流经时间里，支路2的电流实际比较小，比如只有IOA0那么电池或电池组2的实际充电电流平均为120*80%+10*20%=98Α。可以看到，经过脉宽信号对开关的调节，电池或电池组2的充电电流从120Α，降低到了 98Α，平均均流误差从20%降低到了 2%。这是一种简单有效的充电均流方法。
[0020]由此可见，本发明提出了一种适用于非连续电流的、实施简单有效的多电池或多电池组并联放电或充电时均衡电流的方法与系统，其实现了多电池或多电池组并联放电或充电时放电电流或者充电电流的均衡控制。本发明所提出的对接和配置的方法仅是一个示例的方法，本发明可以包含其它未示出的类似结构和类似方法。
【权利要求】
1.一种多电池或多电池组并联充放电的电流均衡方法，包括: 多电池或多电池组形成的多个并联支路，其特征在于: 每个并联支路包括电池或电池组、低阻开关通路、和降压部件通路，每个并联支路上的电池或电池组通过各自的低阻开关通路和降压部件通路进行并联放电或者充电。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于低阻开关通路和降压部件通路并联连接；放电时，电池或电池组通过低阻开关和/或降压部件向外部负载放电；充电时，外部电源通过低阻开关和/或降压部件对电池或电池组充电。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于低阻开关通路包括低阻开关，降压部件通路包括降压部件。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于该低阻开关采用脉宽调节信号进行控制。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于当低阻开关闭合时，放电或充电电流仅流经低阻开关通路，通过脉宽调节控制低阻开关通断，实时调节电池或电池组放电或充电电流大小。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于当低阻开关断开时，电流仅流经降压部件通路，降压部件调整该电池或电池组相对于其他电池或电池组的电压大小。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于通过时间积分，采用多种算法实现多个电池或电池组总的充电或放电电荷数的均衡。
8.一种多电池或多电池组并联充放电的电流均衡控制系统，包括: 多电池或多电池组形成的多个并联支路，其特征在于: 每个并联支路包括电池或电池组、低阻开关通路、和降压部件通路，每个并联支路上的电池或电池组通过各自的低阻开关通路和降压部件通路进行并联放电或者充电。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于低阻开关通路和降压部件通路并联连接；放电时，电池或电池组通过低阻开关和/或降压部件向外部负载放电；充电时，外部电源通过低阻开关和/或降压部件对电池或电池组充电。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于低阻开关通路包括低阻开关，降压部件通路包括降压部件。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于该低阻开关采用脉宽调节信号进行控制。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于当低阻开关闭合时，放电或充电电流仅流经低阻开关通路，通过脉宽调节控制低阻开关通断，实时调节电池或电池组放电或充电电流大小。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于当低阻开关断开时，电流仅流经降压部件通路，降压部件调整该电池或电池组相对于其他电池或电池组的电压大小。
14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于通过时间积分，采用多种算法实现多个电池或电池组总的充电或放电电荷数的均衡。
【文档编号】H01M10/44GK103762635SQ201410009755
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】慈松, 王强文 申请人:慈松