[實用新型]一種基于級聯(lián)式結構的電池組主動均衡裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320119972.3
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN203119557U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 孟祥軍;劉愛忠;鞏方彬;何軍田;劉敦秀
• 申請（專利權）人: 山東魯能智能技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及一種電池組主動均衡裝置，尤其涉及一種基于級聯(lián)式結構的電池組主動均衡裝置。

背景技術

在串聯(lián)電池組中，雖然通過單體電池的電流相同，單數(shù)由于其容量不同，電池的放電深度也會不同，容量大的總會淺充淺放，而容量小的總會過充過放，這就造成容量大的衰減緩慢、壽命延長；容量小的衰減加快。壽命縮短，兩者之間的差異會越來越大。而電池組的使用壽命和整組容量取決于最小的那節(jié)單體電池。

目前單體電池之間均衡技術多采用被動式裝置，主要通過能量消耗，限制電壓最高的電池單元的充電電流，來實現(xiàn)和電壓較低的電池單元的充電平衡。這種裝置存在以下缺點：

1.假負載體積較大導致電池箱尺寸較大，比較笨重；

2.功率白白消耗在假負載上，造成了能量的浪費，均衡效率很低，且發(fā)熱嚴重；

3.需要額外增加單節(jié)電池電壓和溫度采集電路，增加了電池巡檢的復雜度。

另外，采用主動均衡方式的裝置，多采用開關切換式，通過切換，將容量高的電池電量通過DC-DC變換到容量低的電池，這種裝置存在以下缺點；

1.每節(jié)電池都需要對應一個切換開關，控制復雜；

2.系統(tǒng)接線復雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差；

3.外部元件多，不利于產(chǎn)品小型化，電池箱內(nèi)部安裝；

4.DC-DC模塊或控制模塊故障，整個均衡系統(tǒng)即癱瘓，系統(tǒng)可靠性差。

申請?zhí)枮?00520140583.4，專利名稱為均衡電池組，雖然也公開了一種利用均衡電路自動均衡個電池的容量，但是各均衡模塊之間并不進行通信，容易造成其中一些均衡模塊的誤動作，所有的均衡模塊動作不一致，對電池組的均衡效果不好。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于級聯(lián)式結構的電池組主動均衡裝置，它具有系統(tǒng)功率損耗小、效率高，采用單數(shù)據(jù)線的通信方式節(jié)省隔離芯片、簡化結構、降低成本的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于級聯(lián)式結構的電池組主動均衡裝置，它包括至少兩個相級聯(lián)的電池，所述每兩個電池的兩端分別并接有當電池電壓超出最大設定值、低于最小設定值或電池溫度超出溫度設定值時不導通、當電池電壓在最大設定值和最小設定值之間或溫度低于溫度設定值時導通的均衡模塊，各均衡模塊串聯(lián)且相互通信。

所述均衡模塊包括單片機，單片機分別與溫度采集模塊、DC/DC模塊、有保護和監(jiān)視作用的監(jiān)控電路和差分運放電壓采樣電路連接，單片機與差分運放電壓采用樣電路均與低壓降穩(wěn)壓源連接，單片機上還設有通信輸入端口和通信輸出端口，差分運放電壓采樣電路設有三個采樣輸入端，其中一個采用輸入端與電池的正極連接，其余兩個分別與所述相鄰電池的節(jié)點連接和電池的負極連接。

所述低壓降穩(wěn)壓源直接從所述電池組取電。

所述DC/DC模塊采用雙向buck-boost變換器。

所述均衡模塊的通信輸入口與相鄰均衡模塊的通信輸出口利用單根數(shù)據(jù)線通信，第一塊均衡模塊的輸出端懸空，底端均衡模塊的輸入端與監(jiān)控裝置連接。

本實用新型的工作原理：單片機根據(jù)采樣到的電池電壓，對電池電壓進行過壓和欠壓比較，在任何一節(jié)電池電壓超出正常范圍時，都屏蔽雙向DC/DC模塊驅動，禁止進行能量傳遞，直到電池電壓回到正常范圍內(nèi)。單片機同時對電池溫度進行采樣，一旦溫度超過85℃，同樣的關閉雙向DC/DC模塊驅動，直到溫度恢復到70℃以下，才重新啟動。

本實用新型的有益效果：本實用新型在相鄰均衡模塊之間引入了通信，這樣可以使整個電池串中，所有均衡模塊的動作協(xié)調(diào)一致。通信方式采用單根數(shù)據(jù)線，相鄰模塊之間級聯(lián)的方式實現(xiàn)，這樣可以節(jié)省隔離芯片，一定程度上降低了成本，系統(tǒng)接線少，外部元件數(shù)量少，便于電池箱內(nèi)部安裝；整個系統(tǒng)接線簡單，故障點少，運行穩(wěn)定性更高；均衡模塊功率損耗小，效率高，設計簡單，易于實現(xiàn)，均衡性能好，集成單節(jié)電池電壓、單節(jié)電池溫度采集功能，簡化電池巡檢系統(tǒng)設計，使用非隔離的雙向buck-boost變換器結構，使得均衡模塊體積可做到很小，可集成到電池箱中，甚至可集成到電池PACK中，每個均衡模塊只負責一部分均衡操作，一個均衡模塊故障，其他均衡模塊仍然可以正常工作，系統(tǒng)更健壯。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統(tǒng)框圖；

圖2為本實用新型中均衡模塊的框圖；

圖3為雙向buck-boost變換器電路圖。

其中，1.均衡模塊，2.監(jiān)控裝置，3.單片機，4.差分運放電壓采樣電路，5.低壓降穩(wěn)壓源，6.監(jiān)控電路，7.DC/DC模塊，8.溫度采集模塊。

具體實施方式