电池电量均衡系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池电量均衡系统，属于电池保护及高效利用领域。
【背景技术】
[0002]可重复充放电的电池应用越来越广，已经可以预见将来电动汽车将广受大众青睐，但是这类电池却因为生产不可控的总会出现品质不一致，如电池内阻、电池容量不一致，或刚开始差异较小，使用一段时间后某些电池开始逐渐容量下降或内阻增大，甚至失效。如果没有一个较好电池平衡充放电方案将严重影响电池的使用寿命和效果。
[0003]解决上述问题的方案主要分为两种，一种是损耗型，一种是无损耗型；损耗型主要利用电阻将高电量的电池单元中多出的电量进行消耗，虽然能达到一定的均衡效果，但时效差、能力极为有限，还存在木桶短板效应，该种方案不适合大容量电池组。无损耗型的方案一般采用变压器、MOS开关管作为均衡储能元件，体积较大、成本较高、电路构架相对还是复杂些，同时因为是变压器，还存在耦合损耗。因此，设计一款不使用变压器作为均衡储能元件、无电池节数限制、无电量损耗，且结构更为简单、成本更为低廉的均衡系统尤为迫切。
【发明内容】
[0004]针对上述技术的不足，本发明提供了一种结构简单、便于推广、生产成本低的电池电量均衡系统。
[0005]电池电量均衡系统，其特征在于:包括一个由N节(N为大于等于二的正整数)电池单元串联而成的电池组、N-1个设置在相邻电池单元之间的均衡单元、N-1个用于控制均衡单元启动或关闭的控制单元；
[0006]所述均衡单元由设置在相邻串接电池单元之间的一个均衡储能元件及一个开关组组成，当控制单元侦测到相连电池之间的电量差达到限值时，控制单元驱动所述开关组启动均衡储能元件作用于回路，对相邻电池单元进行均衡处理；
[0007]所述控制单元由振荡器及逻辑驱动组成，并设置在相邻电池单元之间，当相邻电池单元之间的电压一致时，所述振荡器休眠；当相邻电池单元之间电压之差达到限值时，所述振荡器启动，并驱动所述开关组以控制均衡储能元件的启动或关闭。
[0008]进一步地，所述均衡储能元件为电容或电感。
[0009]进一步地，当以电容作为均衡储能元件时，开关组设置开关的数量为四个；当以电感作为均衡储能元件时，开关组设置开关的数量为二个。
[0010]进一步地，当以电容作为均衡储能元件时，设置开关S1、开关S2、开关S3、开关S4，电容的一端分别通过开关S1、开关S2连接电池单元BI的正极、负极，另一端分别通过开关S3、开关S4连接电池单元B2的正极、负极，开关S2、开关S3的连接点与电池单元B1、电池单元B2的连接点相连；
[0011]如控制单元侦测到B1、B2之间的电量差达到限值，开关S2、开关S4断开，开关S1、开关S3导通，时长半个周期；之后开关S1、开关S3断开，开关S2、开关S4导通，时长半个周期；如果电池单元BI的电量比电池单元B2高，在开关S1、开关S3导通时电池单元BI向电容Cl充电，开关S2、开关S4导通时，电容Cl向电池元件B2放电；如果电池元件B2的电量比电池元件BI高，在开关S2、开关S4导通时电池元件B2向电容Cl充电，开关S1、开关S3导通时，电容Cl向电池元件BI放电。
[0012]进一步地，当以电感作为均衡储能元件时，设置开关S1、开关S2，电感的一端分别连接电池单元BI的负极、电池单元B2的正极，另一端分别通过开关S1、开关S2连接电池单元BI的正极、电池单元B2的负极；
[0013]开关SI和开关S2交替导通，占空比50: 50 ;开关S2断开，开关SI导通，电感上?0端为负，il端为正；开关SI断开，S2闭合，电感上1端为正，il端为负，完成一个周期，周而复始，从而使电池单元B1、电池单元B2上的电量相等。
[0014]进一步地，所述开关均为MOS开关。
[0015]本发明均衡效果好、结构简单、生产成本更低、便于推广。
【附图说明】
[0016]附图1是本发明所公开的电池电量均衡系统的拓扑图；
[0017]附图2是本发明所公开的电池电量均衡系统中均衡储能元件选用电容时的均衡系统电路拓扑图；
[0018]附图3是本发明所公开的电池电量均衡系统中均衡储能元件选用电感时的均衡系统电路拓扑图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图及具体的实施例对本发明所公开的一种电池电量均衡系统作进一步阐释。
[0020]如附图1所示的一种电池电量均衡系统，包括一个由N节(N为大于等于二的正整数)电池单元B串联而成的电池组、N-1个设置在相邻电池单元之间的均衡单元M、N-1个用于控制均衡单元M启动或关闭的控制单元；
[0021]所述均衡单元M由设置在相邻串接电池单元B之间的一个均衡储能元件及一个开关组组成，当控制单元侦测到相连电池单元B之间的电量差达到限值时，控制单元驱动所述开关组启动均衡储能元件作用于回路，对相邻电池单元B进行均衡处理；
[0022]所述控制单元由振荡器及逻辑驱动组成，并设置在相邻电池单元B之间，当相邻电池单元B之间的电压一致时，所述振荡器休眠；当相邻电池单元B之间电压之差达到限值时，所述振荡器启动，并驱动所述开关组以控制均衡储能元件的启动或关闭。
[0023]如附图2所示的一种电池电量均衡系统的均衡单元，设置开关S1、开关S2、开关S3、开关S4，电容Cl的一端分别通过开关S1、开关S2连接电池单元BI的正极、负极，另一端分别通过开关S3、开关S4连接电池单元B2的正极、负极，开关S2、开关S3的连接点与电池单元B1、电池单元B2的连接点相连；
[0024]如控制单元侦测到B1、B2之间的电量差达到限值，开关S2、开关S4断开，开关S1、开关S3导通，时长半个周期；之后开关S1、开关S3断开，开关S2、开关S4导通，时长半个周期；如果电池单元BI的电量比电池单元B2高，在开关S1、开关S3导通时电池单元BI向电容Cl充电，开关S2、开关S4导通时，电容Cl向电池元件B2放电；如果电池元件B2的电量比电池元件BI高，在开关S2、开关S4导通时电池元件B2向电容Cl充电，开关S1、开关S3导通时，电容Cl向电池元件BI放电。
[0025]如附图3所示的一种电池电量均衡系统的均衡单元，设置开关S1、开关S2，电感的一端分别连接电池单元BI的负极、电池单元B2的正极，另一端分别通过开关S1、开关S2连接电池单元BI的正极、电池单元B2的负极；
[0026]开关SI和开关S2交替导通，占空比50: 50 ;开关S2断开，开关SI导通，电感上1端为负，il端为正；开关SI断开，S2导通，电感上1端为正，il端为负，完成一个周期，周而复始，从而使电池单元B1、电池单元B2上的电量相等。占空比50: 50指的是理论值，在平衡电流较小时是占空比50: 50，实际应用中可以适当调节占空比，以补偿MOS开关管、电感内阻损耗，或用于平衡电流调节或限流。
[0027]所述开关均为MOS开关。
[0028]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.电池电量均衡系统，其特征在于:包括一个由N节(N为大于等于二的正整数)电池单元串联而成的电池组、N-1个设置在相邻电池单元之间的均衡单元、N-1个用于控制均衡单元启动或关闭的控制单元； 所述均衡单元由设置在相邻串接电池单元之间的一个均衡储能元件及一个开关组组成，当控制单元侦测到相连电池单元之间的电量差达到限值时，控制单元驱动所述开关组启动均衡储能元件作用于回路，对相邻电池单元进行均衡处理； 所述控制单元由振荡器及逻辑驱动组成，并设置在相邻电池单元之间，当相邻电池单元之间的电压一致时，所述振荡器休眠；当相邻电池单元之间电压之差达到限值时，所述振荡器启动，并驱动所述开关组以控制均衡储能元件的启动或关闭。2.根据权利要求1所述的电池电量均衡系统，其特征在于:所述均衡储能元件为电容或电感。3.根据权利要求2所述的电池电量均衡系统，其特征在于:当以电容作为均衡储能元件时，开关组设置开关的数量为四个；当以电感作为均衡储能元件时，开关组设置开关的数量为二个。4.根据权利要求3所述的电池电量均衡系统，其特征在于:当以电容作为均衡储能元件时，设置开关S1、开关S2、开关S3、开关S4，电容的一端分别通过开关S1、开关S2连接电池单元BI的正极、负极，另一端分别通过开关S3、开关S4连接电池单元B2的正极、负极，开关S2、开关S3的连接点与电池单元B1、电池单元B2的连接点相连； 如控制单元侦测到B1、B2之间的电量差达到限值，开关S2、开关S4断开，开关S1、开关S3导通，时长半个周期；之后开关S1、开关S3断开，开关S2、开关S4导通，时长半个周期；如果电池单元BI的电量比电池单元B2高，在开关S1、开关S3导通时电池单元BI向电容Cl充电，开关S2、开关S4导通时，电容Cl向电池元件B2放电；如果电池元件B2的电量比电池元件BI高，在开关S2、开关S4导通时电池元件B2向电容Cl充电，开关S1、开关S3导通时，电容Cl向电池元件BI放电。5.根据权利要求2所述的电池电量均衡系统，其特征在于:当以电感作为均衡储能元件时，设置开关S1、开关S2，电感的一端分别连接电池单元BI的负极、电池单元B2的正极，另一端分别通过开关S1、开关S2连接电池单元BI的正极、电池单元B2的负极； 开关SI和开关S2交替导通，占空比50: 50 ;开关S2断开，开关SI导通，电感上i0端为负，il端为正；开关SI断开，S2导通，电感上1端为正，il端为负，完成一个周期，周而复始，从而使电池单元B1、电池单元B2上的电量相等。6.根据权利要求3所述的电池电量均衡系统，其特征在于:所述开关均为MOS开关。
【专利摘要】电池电量均衡系统，其特征在于：包括一个由N节(N为大于等于二的正整数)电池单元串联而成的电池组、N-1个设置在相邻电池单元之间的均衡单元、N-1个用于控制均衡单元启动或关闭的控制单元；所述均衡单元由设置在相邻串接电池单元之间的一个均衡元件及一个开关组组成，当控制单元侦测到相连电池之间的电量差达到限值时，控制单元驱动所述开关组启动均衡元件作用于回路，对相邻电池单元进行均衡处理；所述控制单元由振荡器及逻辑驱动组成，并设置在相邻电池单元之间。本发明均衡效果好，结构简单，生产成本低，便于推广。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN105140992
【申请号】CN201510541884
【发明人】卢小明
【申请人】卢小明
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月31日