[實用新型]一種電池系統總線均衡電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120449383.2
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN202333862U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 張恩迪;許志;許春香
• 申請（專利權）人: 許春香;張亦蘭
• 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

本實用新型涉及充電電池及其管理系統。

背景技術

無容置疑，電動汽車、電動單車等，因具有零排放、綠色環(huán)保的絕對優(yōu)勢必將成為下一代汽車的發(fā)展方向。無論是以上純電動車還是混合動力車，都對可重復使用的可充電式動力電池提出了很高的要求。

從電池容量、壽命、能量密度等指標可以看出，鋰離子動力電池已經成為下一代電動車動力電池的首選，但這種電池卻具有一個發(fā)展瓶頸。

因每個單體電池電壓很低(僅幾伏以內)，應用在電動車上時必須串聯多個單體電池以達到數十伏到數百伏電壓。又因為生產這種單體電池的性能指標不可能完全一致，那么在串聯使用時，性能稍弱的電池就制約了這個電池組的性能發(fā)揮，而且性能弱的電池在應用中總是處于極限運用狀態(tài)，致使其性能越來越差，最終導致整個電池組性能迅速惡化。試驗證明，鋰離子動力電池在成組運用時的壽命大幅度下降，只有單體電池壽命的1/3-1/5。因此，如何提高動力電池成組運用時的壽命就成為了動力車能否真正推廣的關鍵性技術。

目前鋰離子電池組均衡控制的技術中，根據均衡過程中電路對能量的消耗情況，可以分為能量耗散型和能量非耗散型兩大類。能量耗散型是將多余的能量全部以熱量的方式消耗，這不僅導致能量浪費，而且所產生的熱量給電池組的熱管理帶來大問題，連接線也很多，但目前因原理簡單而被大量采用；非耗散型是將某電池多余的能量轉移到電池系統中，這種方式能量轉移結構極為復雜，可靠性很低。

以上就是現有處理技術，總結其缺點如下：

(1)線路多，結構復雜，不利于標準化、模塊化，可靠性低；

(2)熱管理問題突出，非綠色環(huán)保(對能量耗散型技術)；

(3)本來電池組中均衡的要求是，有的電池能量欠缺、有的是能量富余，應該將能量從富余的電池轉移到欠缺的電池中，但是現有技術中幾乎都是將富余的能量補充到電池組所有電池中，若企圖采取個別轉移方式則電路控制機構極為復雜；

(4)均衡電流不可控或不便于控制，不利于根據不同電池的欠缺或富余程度采取不同的均衡強度，對電池性能優(yōu)化不利。

對于超級電容亦可視為一種充電電池，在成組運用時同樣存在類似均衡問題。

對于太陽能電池，目前也同樣存在串聯時不均衡難題，直接降低了太陽能發(fā)電量。

實用新型內容

鑒于上述，本實用新型提供一種實現電池組中各電池能量高效動態(tài)均衡的電池系統總線均衡電路。

本實用新型提供的電池系統總線均衡電路，由若干電池系統總線均衡電路單元組成，其特征在于：

所述電池系統總線均衡電路單元由電池、電壓采樣電路、電流采樣電路、嵌入式處理模塊、能量可控收發(fā)電路和隔離脈沖變壓器組成；

所述嵌入式處理模塊與電壓采樣電路、電流采樣電路、能量可控收發(fā)電路連接，能量可控收發(fā)電路與該電池兩極通過電流采樣電路相連，并與該隔離脈沖變壓器的初級連接，該隔離脈沖變壓器次級為能量總線端口，用于輸出和輸入能量脈沖，且該隔離脈沖變壓器的該初級、次級繞組互相隔離；

所述嵌入式處理模塊通過控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)，將本單元電池能量以脈沖形式發(fā)送到該能量總線端口，并通過其脈沖寬度和脈沖串的脈沖個數來控制發(fā)送不同強度的能量；或者通過控制所述能量可控收發(fā)電路處于接收狀態(tài)，以從該能量總線端口接收能量脈沖補充到本單元電池中，并通過接收的脈沖寬度和脈沖串的脈沖個數來控制接收不同強度的能量；所述嵌入式處理模塊通過電壓采樣電路獲取電壓采樣值、并通過電流采樣電路獲取電流采樣值以測量和計算本單元電池輸出和輸入的能量；

若干以上所述的電池系統總線均衡電路單元以下列方式組成電池系統：所述電池以正、負極首尾串聯方式連接以得到電池電壓相加的電池系統總電壓，而所述能量總線端口均以并聯方式連接，成為能量總線；

所述電池系統中具有電池富余能量的所述電池系統總線均衡電路單元的能量由本單元的所述嵌入式處理模塊控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)，以脈沖形式發(fā)送到所述能量總線上；

所述電池系統中具有電池欠缺能量的所述電池系統總線均衡電路單元，由本單元的所述嵌入式處理模塊控制所述能量可控收發(fā)電路處于接收狀態(tài)，以從該能量總線接收能量脈沖補充到本單元電池中，實現所述電池系統內各個電池能量均衡。

所述嵌入式處理模塊與所述能量可控收發(fā)電路通過能量脈沖輸出允許信號線、能量脈沖信號線和能量脈沖輸入允許信號線相連接；