动力电池的主动无损双向均衡方法、装置和电路的制作方法_2

文档序号:9633230阅读:来源:国知局
在电池包内的电压平均值,该电压平均值为所述对应电池包的电压阈值。
[0032]本发明的动力电池的主动无损双向均衡方法、装置和电路,通过获取动力电池内的全部单体电池的电压,然后与预设的电压阈值比较,得到高电压单体电池和低电压单体电池,然后控制对应高电压单体电池的正极开关和负极开关以及对应低电压单体电池的正极开关和负极开关的启闭,实现高电压单体电池给能量均衡单元充电,能量均衡单元给低电压单体电池充电,可以有效的节约电能的浪费,实现对动力电池内电池包内各单体电池,以及电池包与电池包之间能量的转移,实现快速主动的无损双向均衡。
【附图说明】
[0033]图1为本发明一实施例中动力电池的主动无损双向均衡电路的结构框图;
[0034]图2为本发明一实施例中动力电池的主动无损双向均衡电路中一个电池包时的电路不意图;
[0035]图3为本发明一实施例中动力电池的主动无损双向均衡电路中多个电池包时的电路不意图;
[0036]图4为本发明一实施例中动力电池的主动无损双向均衡方法的流程图;
[0037]图5为本发明一实施例中动力电池的主动无损双向均衡装置的结构框图;
图6为本发明一实施例中获取比较单元的结构框图。
[0038]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0039]应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0040]参照图1至图3,本发明实施例中,提供一种动力电池的主动无损双向均衡电路,其中动力电池包括至少一个电池包70,电池包70内设置多个串联的单体电池;上述主动无损双向均衡电路包括;电压检测电路10,用于检测各单体电池的电压;电压比较电路20,用于将单体电池的电压与其所在电池包70的预设的电压阈值比较,得到电压高于所述电压阈值的高电压单体电池,以及电压低于所述电压阈值的低电压单体电池;能量均衡单元40,用于接收高电压单体电池的放电,以及给低电压单体电池充电;DC/DC变换器30,用于各单体电池和能量均衡单元40之间的能量转换,当高电压单体电池的放电时,将高电压单体电池释放的直流电压转换成适配能量均衡单元40的直流电压;以及用于当给低电压单体电池充电时,将能量均衡单元40的直流电压转换成适配低电压单体电池充电的直流电压;开关阵列,用于各单体电池与DC/DC变换器30的连接控制,包括一组一端用于分别连接各单体电池正极的正极开关41和一组一端用于分别连接各单体电池负极的负极开关42,各正极开关41的另一端短接在一起,形成一个正极公共端并连接DC/DC变换器30的正极输入端;各负极开关42的另一端短接在一起,形成一个负极公共端并连接DC/DC变换器30的负极输入端;控制器60,用于控制对应高电压单体电池的正极开关41和负极开关42闭合给能量均衡单元40充电,当高电压电池的电压与所述电压阈值相等时,断开对应高电压单体电池的正极开关41和负极开关42停止高电压单体电池的放电;控制对应低电压单体电池的正极开关41和负极开关42闭合使能量均衡单元40给低电压单体电池充电,当低电压单体电池的电压与所述电压阈值相等时,断开对应低电压单体电池的正极开关41和负极开关42停止给低电压单体电池充电;其中,同一电池包70内的高电压单体电池的放电过程与低电压单体电池的充电过程分次序进行。
[0041]上述电压检测电路10 —般包括多个米样电阻,每个米样电阻分别与一个单体电池并联设置,电路简单实用,在其它实施例中,也可以设置其其它的电路。
[0042]上述电压比较电路20,将每一个单体电池的电压与一个预设的电压阈值比较,从而得到哪些单体电池的电压过高,哪些单体电池的电压过低,方便针对没有单体进行放电或充电的处理。
[0043]上述能量均衡单元40, 一般为一个电池组,用于储能和放电,比如给低电压单体电池充电,接收高电压单体电池的充电等。
[0044]上述DC/DC变换器30是用直流-直流能量变化器,可以改变直流电压的大小,比如上述的能量均衡单元40的电压高于单体电池的电压,如果能量均衡单元40给单体电池充电时,那么需要通过DC/DC变换器30将能量均衡单元40输出的电压进行减压处理,同理,如果单体电池给能量均衡单元40充电,需要通过DC/DC变换器30将单体电池输出的电压进行升压处理等。
[0045]上述开关阵列是控制每一个单体电池与DC/DC变换器30连通的开关装置,当需要给某一单体电池充电时,需要将该单体电池的正极开关41和负极开关42打开,当充电结束时,将该单体电池的正极开关41和负极开关42关闭;在单体电池给能量均衡单元40充电时,同样需要将该单体电池的正极开关41和负极开关42打开。
[0046]上述控制器60,是整个电路的“大脑”,支配各电路的工作。比如,当某一电池包70内设置十个单体电池,各单体电池与预设的电压阈值比较后,其中五个是高电压单体电池,三个是低电压单体电池,还有两个的单体电池为正常的电池,那么控制器60首先分别控制对应五个高电压单体电池的正极开关41和负极开关42闭合,然后控制五个高电压单体电池通过DC/DC变换器30给能量均衡单元40充电,当某一个高电压单体电池的电压与预设的电压阈值相等时,控制器60控制与该尚电压单体电池对应的正极开关41和负极开关42断开,直到全部的高电压单体电池达到均衡状态,结束高电压单体电池的放电过程,即对应高电压单体电池的正极开关41和负极开关42全部断开;然后,控制器60控制分别控制对应三个低电压单体电池的正极开关41和负极开关42闭合,然后控制能量均衡单元40通过DC/DC变换器30给三个低电压单体电池充电,当某一个低电压单体电池的电压与预设的电压阈值相等时,控制器60控制与该低电压单体电池对应的正极开关41和负极开关42断开,直到全部的低电压单体电池达到均衡状态,结束低电压单体电池的充电过程,即对应低电压单体电池的正极开关41和负极开关42全部断开。在上述过程中,也可以先给低电压单体电池充电,然后给高电压单体电池放电。
[0047]本实施例的动力电池的主动无损双向均衡电路,通过获取动力电池内的全部单体电池的电压,然后与预设的电压阈值比较,得到高电压单体电池和低电压单体电池,然后控制对应高电压单体电池的正极开关41和负极开关42以及对应低电压单体电池的正极开关41和负极开关42的启闭,实现高电压单体电池给能量均衡单元40充电,能量均衡单元40给低电压单体电池充电,可以有效的节约电能的浪费,实现对动力电池主动的无损双向均衡,而且可以快速的实现电池包70与电池包70之间的能量均衡,以及系统内所有单体电池之间的均衡。
[0048]本实施例中,上述控制器60还用于当各电池包70内的单体电池的规格相同时,通过所述电压检测电路10获取每一个单体电池的电压,并进行平均值计算,所得到的平均值为所述电压阈值。目前大部分行业内所用的动力电池,其内部的各电池包70内的单体电池的规格都是相同的,可以将各单体电池的平均值作为电压阈值使用,这样可以方便对不同电量情况下的动力电池进行合理的均衡处理。以各单体电池的电压的平均值为电压阈值,可以得到数量相差很少的高电压单体电池和低电压单体电池,而且高电压单体电池多余的能量与低电压单体电池缺少的能量相同,在均衡过程中,可以利用高电压单体电池多出的能量补充能量均衡单元40等,使能量均衡单元40的能量的损耗更小。
[0049]在另一实施例中,当不同的电池包70内设置不同规格的单体电池时,通过所述电压检测电路10获取每一个单体电池的电压,计算单体电池所在电池包70内的电压平均值,该电压平均值为所述对应电池包70的电压阈值。比如,动力电池中设置有两个电池包70,一个电池包70内设置
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