[發明專利]電池組自動均衡方法及電路

無效

• 申請號: 201110080179.2
• 申請日: 2011-03-31
• 公開（公告）號: CN102148519A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 陳春飛;鄭益;王浩
• 申請（專利權）人: 杭州高特電子設備有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所 33230
• 代理人: 王桂名

技術領域

本發明涉及一種串聯電池組的自動均衡方法及電路，尤其涉及一種在充放電過程中自動對電池組中各電池單元進行均衡的方法及電路。

背景技術

單體電池由于生產工藝等原因導致各電池容量與性能的差異，在對電池組進行充放電的過程中，必然會擴大這種差異，充電時，容量小性能差的電池會出現過充現象；放電時，容量小性能差的電池又會有過放現象；電池組容量利用率會越來越低，長此以往，這種惡性循環過程將加速電池的損壞。因此，動力電池組需要采用均衡電路以延長電池組壽命是國內外學者和業界的共識。

現在的均衡方法一般可以分為有損均衡和無損均衡，下面對各種不同的均衡方式進行簡要介紹：1、并聯分流電阻均衡法：每個單體電池上并聯一個可通斷的電阻，它可以起到分流的作用。系統采集各單體電池的電壓，若發現其中有單體電池電壓超過平均電壓一定閾值后，導通該單體電池并接的電阻而進行分流。缺點是過大的能量損耗，顯然不適合高容量、高電壓的應用場合。2、電容穿梭充電均衡法，該方法包括級聯電容穿梭均衡法和快速電容穿梭均衡法。級聯電容穿梭均衡法利用串聯電容在電池組間來回切換來實現電壓均衡充放電，通過單刀雙擲的雙向開關切換，每個電容都可與兩個相鄰的電池相連。快速電容穿梭均衡法是電容能被高電量的單體充電以獲得電量，然后選擇低電量的單體進行充電以轉送電量。電容穿梭充電均衡法由于引進電容使得電路的均衡頻率受到限制，同時單刀雙擲開關的壽命和可靠性是致命的問題，同時此方法需要電池測量監控系統的支持，系統會變得比較復雜。3、能量轉換充電均衡法：用能量轉換進行單體均衡是采用電感線圈或變壓器來將能量從一節或一組電池轉移到另一節或一組電池。該均衡方法耗時長，成本較高。

綜上所述，在現有技術中，系統比較復雜，成本較高，可靠性也大受影響，因此，上述各種均衡方法很難應用于電動自行車等要求成本低廉，系統復雜度低的應用領域。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種成本低廉、控制簡便的電池組自動均衡方法及電路，在電池組充放電過程中都有均衡效果，有效的控制電池組的一致性，均衡速度快，同時整個均衡過程都通過硬件實現，不需要多余的控制，該方法滿足了電動自行車等較低端系統的需求，克服了現有均衡方法的不足。

為解決上述問題，本發明的技術方案是：

一種電池組自動均衡方法，所述電池組由N個電池單元構成，電池單元由一個或多個單體電池并聯或串聯而成，且每個電池單元屬性一致；所述均衡方法為：在電池組充放電過程中，將各電池單元電壓與電池組平均電壓進行比較，當電池單元電壓大于電池組平均電壓時，對該電池單元進行均衡。

電池單元電壓與電池組平均電壓分別作為運放的輸入信號，運放取出差值信號。每個電池單元電壓與電池組平均電壓實時進行比較，當電池單元電壓大于電池組平均電壓時，驅動器驅動對應的執行器導通；當電池單元電壓小于等于電池組平均電壓時，驅動器驅動對應的執行器斷開。

優選地，所述電池單元電壓通過減法器電路運算而得。

優選地，所述均衡為電池單元對耗能元件進行放電。

優選地，所述電池組平均電壓為并聯在電池組兩端的電阻分壓而得。

優選地，所述電池單元屬性包括電池基本屬性和電池串并聯結構。電池基本屬性包括電池類型、電池標稱容量、電池標稱電壓；電池串并聯結構包括電池并聯數量及電池串聯級數。

一種電池組自動均衡電路，所述電池組由N個電池單元構成，電池單元由一個或多個單體電池并聯或串聯而成，且每個電池單元屬性一致；所述均衡電路由電池組平均電壓采集電路、N個電池單元放電電路和N個執行器控制電路組成；所述電池組平均電壓采集電路由電阻值比為(N-1)∶1的兩個電阻串聯而成，該串聯電路并聯在電池組兩端；所述各電池單元放電電路分別并聯在各電池單元的兩端，電池單元放電電路由電阻和執行器串聯而成；所述各執行器控制電路包括用于測量電池單元電壓的減法器電路、用于將電池單元電壓與電池組平均電壓進行比較的運放和驅動器，減法器電路的兩輸入端并聯在電池單元兩端，減法器電路的輸出端與運放輸入端相連，運放另一輸入端與電池組平均電壓采集電路兩電阻的連接處相連，運放輸出端與驅動器相連，驅動器與執行器相連。

優選地，所述減法器電路包括差分放大器。

優選地，所述執行器為電子開關或繼電器。

優選地，所述電池單元屬性包括電池基本屬性和電池串并聯結構。電池基本屬性包括電池類型、電池標稱容量、電池標稱電壓；電池串并聯結構包括電池并聯數量及電池串聯級數。