[實用新型]一種鋰電池組均衡電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320731092.1
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN203589787U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王浩;劉愛華
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州高特新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 王桂名

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電池組均衡領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池組均衡電路。

背景技術(shù)

當電池組應(yīng)用于像電動車輛等需要頻繁充放電循環(huán)的場合時，為了得到足夠的系統(tǒng)電壓，需要通過電池組的串聯(lián)提高供電電壓。串聯(lián)連接的電池單元之間的不均衡，會降低整個電池組的有效容量，放電時只能放到容量最小的電池單元的下限，否則容量最小的電池單元會出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)。串聯(lián)充電時，電池組中單元容量最小的電池首先充滿。如果此時停止充電，則整個電池組無法充滿，電池組的容量不能得到有效利用；如果繼續(xù)充電則部分電池單元會出現(xiàn)過充。鉛酸蓄電池雖然可以允許一定范圍的過充，但必然產(chǎn)生能量浪費，降低充電效率。鋰離子電池不允許過充，因此電池組的均衡更為重要。

?目前，串聯(lián)蓄電池組的均衡主要分為被動均衡和主動均衡。被動均衡是將電量高的電池單元的電量通過電阻轉(zhuǎn)換成熱量消耗掉，達到電池組均衡的目的。這種方法結(jié)構(gòu)簡單、成本低，在小容量、低功率的場合應(yīng)用較多。但在大容量電池組的均衡場合，均衡時產(chǎn)生大量熱量的同時，會降低電池組的充電效率。

主動均衡的工作原理是通過合理轉(zhuǎn)移電池單元的電能，實現(xiàn)電池組的均衡。很明顯，主動均衡理論上只是轉(zhuǎn)移電能，不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少熱量，具有均衡速度快，效率高的優(yōu)點。目前，電池單元的電能轉(zhuǎn)移一般采用兩種方法：一是直流母線轉(zhuǎn)移法，通過隔離型DC/?DC?模塊，將電池組直流母線的電壓降壓泵入電池單元或?qū)㈦姵貑卧碾娔苌龎汉蟊萌腚姵亟M直流母線，通過電池單元與電池組直流母線之間的電能交換實現(xiàn)均衡，其主要缺點是電池單元電壓與電池組母線電壓相差過大，特別是對于工作電壓幾百伏的高壓電池組，上述電壓相差幾百倍，使得兩者之間的電能轉(zhuǎn)移電路的設(shè)計難度非常大，效率和成本也很難滿足要求。同時，不同電壓等級的電池組，需要設(shè)計不同的電路參數(shù)，降低了主動均衡電路的通用性，不利于批量生產(chǎn)，降低成本。二是通過電池單元間的電能平衡電路逐級轉(zhuǎn)移。逐級轉(zhuǎn)移法雖然相鄰電池單元之間的電能轉(zhuǎn)移不受總電壓的影響，但是電池組串聯(lián)級數(shù)多時，電能轉(zhuǎn)換次數(shù)多，能量損失大，均衡效率低。同時由于電能是逐級傳遞，如果一個模塊出現(xiàn)故障，則整個系統(tǒng)的均衡效果會顯著降低，系統(tǒng)的可靠性差。因此，為有效解決鋰電池組的一致性問題，有力推動鋰電池在電動汽車、大容量儲能等領(lǐng)域的應(yīng)用，尋求一種大容量串聯(lián)鋰電池組通用性強、快速、高效、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的均衡電路是業(yè)內(nèi)科技人員努力的目標。

實用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種鋰電池組的均衡電路，能夠在電池組運行過程中，對挑選出電池組中需要進行均衡充電及均衡放電的單體電池，有效的保證電池組的一致性，進一步延長電池組的使用壽命。

為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種鋰電池組的均衡電路，電池組由n個單體電池B串聯(lián)而成，????????????????????????????????????????????????，其包括均衡控制器U、n個能量轉(zhuǎn)移式電路、充放電電路、恒流源VS、恒流負載R、開關(guān)KA和開關(guān)KC，所述恒流源VS、充放電電路、開關(guān)KC、開關(guān)KA和單體電池B構(gòu)成大電流均衡充電電路，所述恒流負載R、充放電電路、開關(guān)KC、開關(guān)KA和單體電池B構(gòu)成大電流均衡放電電路；每個能量轉(zhuǎn)移式電路包括變壓器T、恒流模塊Rx和開關(guān)KB，所述變壓器T的主線圈的輸入端相互串聯(lián)，并連接電池組的正極，所述變壓器T的主線圈的輸出端相互串聯(lián)，并連接電池組的負極，每個能量轉(zhuǎn)移式電路連接在對應(yīng)單體電池的正負極，所述均衡控制器U控制開關(guān)KA、開關(guān)KB、開關(guān)KC的導(dǎo)通和斷開；

所述單體電池B正負極連接在變壓器T的副線圈的兩端，所述恒流模塊Rx的一端連接在單體電池的正極，恒流模塊Rx的另一端連接在副線圈的輸入端；

所述恒流負載R包括集成電路U1、三極管Q1、電源BAT和滑動電阻RS，所述集成電路U1的負極輸入端連接三極管Q1的集電極，集成電路U1的輸出端連接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極連接電源BAT的正極，三極管Q1的集電極極連接滑動電阻RS的一端，滑動電阻RS的另一端連接到電源BAT的負極。

作為優(yōu)選，所述開關(guān)KC為雙刀雙擲開關(guān)。

本實用新型可以對電池組中的一節(jié)單體電池進行較大均衡電流的均衡充電或者均衡放電，同時可以通過能量轉(zhuǎn)移的方式利用電池組對電池組中任意一個或多個電池單元進行均衡充電，同時均衡電流恒定，控制靈活，能有效的改善電池組的一致性；該電路滿足了儲能電站等大型系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種鋰電池組的均衡電路的電路示意圖。