[發明專利]電池單元自動均衡的系統和方法

無效

• 申請號: 201010116312.0
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN101877496A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 劉青峰
• 申請（專利權）人: 劉青峰
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是關于用于可充電電池的電池單元均衡電路，尤其是關于用在多個電池單元或多節串聯電池進行自動均衡的電路及方法。

背景技術

如圖1所示是目前一般所用的電池單元電壓檢測和均衡的方法。系統對每一節的電池電壓進行檢測，如果某節電池的電壓高于其他的電池單元，就合并與該節電池相并聯的繼電器K，通過電阻R來釋放能量，降低該電池單元的電壓。此方法白白的消耗能量，降低系統的效率。

一個比較好的辦法是有通過能量轉移的方式將高電壓的電池單元上的能量轉移到低電壓的電池上去，該方式需要比較復雜的控制電路。

上述現有技術，在檢測各節電池電壓來比較的時候，需要有個共同的參考地。這樣在檢測某節電池單元電壓的時候，比較電路帶有個很高的共謀電壓，相對圖中的系統參考地，最高的共模電壓發生在檢測電池單元21，共模電壓是所有其他電池單元的串聯電壓和。高的共模電壓影響測量的精度，限制了元器件的的選擇。

要消除高的共模電壓，一種現有技術是每一節電池單元為一個小系統，如圖2所示，每一節電池單元有獨立的檢測電路，參考地位該電池單元的負極，檢測出來的信號通過隔離器件，比如數字光偶等傳遞到控制器。有時候可以用變壓器代替數字光耦來隔離傳信號。

這種方法，每一節電池都需要比較復雜的控制電路，昂貴的器件，比如模擬數字轉換器，微處理器，數字光偶或者信號變壓器。。

發明內容

本發明提供了一種電池單元自動均衡的系統和方法。自動均衡系統包括多個電池單元；包括和電池單元的個數成比例且串聯在電池串兩端的一組電阻；包括和電池單元個數成比例的均衡子模塊，每個子模塊包括電池單元跟蹤對應參考電壓所需要的比較邏輯電路和能量轉移電路。電阻串為每一個電池單元提供一個和電池串所有單元的平均電壓成比例的電壓參考，每個電池單元跟蹤對應的電壓參考，當一個電池單元的兩端電壓高于電池串所有單元的平均電壓時候，通過能量轉移來實現自動均衡。。

附圖說明

以下附圖中類似的標號表示類似組件，后問具體實施方式結合以下的附圖進行，使得本發明的特性和優點顯而易見。

圖1為目前技術進行電池單元電壓檢測和均衡控制的系統方塊圖。

圖2為目前技術電池單元電壓檢測的系統方塊圖。

圖3為一個本發明的實施案例的系統方塊圖，該系統讓每個電池單元跟蹤電電池串所有單元的平均電壓的方式實現自動均衡。

圖4為一個本發明的實施案例的系統方塊圖，該系統讓高于電池串所有單元的平均電壓的電池串，通過以功率轉換器，對整串電池充電，來轉移高于平均的能量，實現自動均衡。功率轉換器可以直接并聯。

圖5為本發明為某個電池單元電壓檢測和供電回路的一個基本實施案例，該案例通過電阻串分壓為對應位置某個電池單元提供電壓參考，一個電阻對應一個電池單元；通過差分信號處理器的輸出來讓此電池單元電壓去跟蹤參考電壓，該差分信號處理器的供電由該電池單元聯合上下各一電池單元一起供電，確保差分信號的輸出范圍不超過供電電壓的范圍。

圖6為某個電池單元電壓檢測和供電回路的一個實施案例，該案例通過上下電池單元的聯合供電來確保參考電壓的比例放大可以正常工作。

圖7為本發明為某個電池單元電壓檢測和供電回路的一個實施案例，該案例增加串聯的電阻的個數確保參考電壓的比例放大器可以正常工作的電路結構圖。

圖8為一個電池單元控制方塊圖，使每個單元的能量消耗或轉移裝置可以有條件的控制。

具體實施方式

以下對本發明即自動電池單元均衡電路的系統和方法給出詳細的參考。盡管本發明同多對這些實施方式進行闡述和說明，但本發明不僅僅指局限于這些實施方式。本發明涵蓋權利要求所定義的發明精神和發明范圍內的所有的替代物，變體和等同物。

本領域的技術人員將理解，即使沒有下文的具體實施方式中給出的從多具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對于大家熟悉的方法、手續、元件和電路未作詳細描敘，比便顯示本發明的主旨。

根據本發明的一個實施案例，圖3舉例說明了多個電阻串聯來提供參考電壓給對應的電池單元。本領域的技術人員將認可系統中可以包含任意數量的電池單元。電阻的個數和電池單元的個數成比例，本領域的技術人員將認可，此目的是為了給對應的電池單元提供參考電壓，因此比例可以是任意的數值，也可以用別的可以串聯分壓的器件比如電容。在此實例中，為方便說明，假定電阻的個數和電池的個數一樣多，為N個(N)2)，而且所有的電阻的阻值的都相等。