[發明專利]電池分流均衡方法

無效

• 申請號: 201310532798.X
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103607001A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 吳連日
• 申請（專利權）人: 江蘇嘉鈺新能源技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及蓄電池領域，具體涉及蓄電池中各個單體電池的充電均衡方法。

背景技術

蓄電池由多個單體電池串聯組成，蓄電池組由多個蓄電池串聯組成，已廣泛地應用在交通、電力、通信等領域的電子設備中。實踐表明，蓄電池組的壽命遠遠低于單體電池的壽命，最根本的原因就是在充電設備對蓄電池組充電式時，流過各個單體電池的電流大小相同，然而由于單體電池的容量存在差異，在以相同的充電電流充電時，會造成有的單體電池未充滿，而有的單體電池過沖的現象，也就是造成單體電池充電不均衡，嚴重降低了蓄電池組的壽命。

?現有的充電均衡器能夠有效彌補在充電過程中不一致性，最大限度地發揮電池的效用，延長電池的使用壽命。常見的充電均衡器有如下幾種：

（1）被動放電式充電均衡器。這種充電均衡器利用電池管理系統（BMS）檢測充電機在充電過程中的單體電池電壓，檢測到端電壓較高的單體電池，則閉合相應的開關，將負載接入為單體電池放電，直到其兩端電壓與其余單體電池電壓接近為止。這種充電均衡器，優點是結構簡單，容易實現；缺點是比較耗能，充電機的輸出能量不能充分得到利用，有一部分被消耗在無用的負載上，相當于部分單體電池多充后能量再被放出來損耗掉。

（2）高放低充式充電均衡器。這種充電均衡器由放電裝置和充電裝置共同組成，利用BMS檢測充電過程中的單體電池電壓，檢測到端電壓較高的單體電池則閉合相應的開關，同時為端電壓低的單體電池補充充電直到與其他單體電壓接近為止。這種充電均衡器，優點是單體電池有充有放，相對減少了部分能量損耗；缺點是控制比較復雜，同時也有不必要的能量損耗，同樣有部分單體電池多充后能量再被放出來損耗掉。

（3）電容切換式充電均衡器。這種充電均衡器，利用電容在蓄電池組問來回切換實現電壓均衡充放電，通過單刀雙擲的雙向開關進行切換。每個電容都與相鄰的兩個蓄電池相連。切換過程中，電壓發生轉化，向蓄電池釋放或者吸收能量，最終達到相鄰兩個單體蓄電池的容量一致的目的。這種方法優點是不用消耗能量，效率較高；缺點是這種方法由于引進電容，所以均衡頻率受到一定限制。另外，單刀雙擲開關的實現比較復雜。同樣存在部分電池單體多充后再被放出來轉移到欠充的電池單體，轉移過程中同樣會再次造成能量損耗。

（4）放電平衡式均衡充電機。以最低單體電壓為基準，高于這個基準的單體電池則閉合相應的開關，為其放電，直至電壓等于最低的單體電池電壓，這時，所有閉合的開關都打開，充電機為串聯電池組以相同的電流充電，單體電池的電壓自動平衡。這種方法的優點是簡單易行，缺點是電壓檢測電路較復雜，電池能量得不到充分利用。同樣存在部分電池單體多充后再被放出來損耗掉了。

（5）高放低充均衡充電機。每兩個相鄰的單體電池之間都有一個雙向充電器，當檢測到某一單體電池低壓低于相鄰的單體電池電壓時，雙向充電器開始工作，由單體電壓高的單體電池提供能量，為電壓較低的單體電池補充充電，由于相鄰的單體電池間都有一個雙向充電器，所以當電壓不均衡時，雙向充電器自動開始工作，電壓高的為電壓低的補充充電，最終達到單體電池電壓均衡的效果。這種方式的優點顯而易見，充電效率較高，能量損耗小；缺點是雙向充電器的控制很復雜，成本較高。

（6）其他常見的均衡充電機。其他的均衡充電器還包括分體充電，分時分序充電，MCU控制的均衡充電等等。這些均衡方法或設備均存在著部分電池單體多充后再被放出損耗掉或轉移到欠充的部分單體中，存在二次轉移時的能量損耗，同時每次充電時或充電后多充的電池單體先被充入再放出也會影響電池充電循環壽命。另外，這些均衡充電器都是以一個均衡范圍作為單體電池電壓偏高或偏低的依據，但在電池充電過程中單體電壓變化范圍是較大的，這種固定均衡范圍作為均衡依據的方法只能在充電后期或充電完成后進行，會增加整體充電均衡的時間，或導致均衡時間較短，影響均衡效果。

發明內容

本發明的目的是為解決目前電池均衡方法中存在的部分電池單體多充后再被放出損耗掉或轉移到欠充的部分單體中存在二次轉移時的能量損耗，同時每次充電時或充電后多充的電池單體先被充入再放出也會影響電池充電循環壽命的問題，同時能解決以一個均衡范圍作為單體電池電壓偏高或偏低的依據，但在電池充電過程中單體電壓變化范圍是較大的，這種固定均衡范圍作為均衡依據的方法只能在充電后期或充電完成后進行，影響均衡效果問題，從而提出一種新型的電池均衡方法。