[發明專利]動力電池自動均衡充電器

有效

• 申請號: 201410414569.2
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN105375539B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 於岳亮;於宙
• 申請（專利權）人: 上海穩得新能源科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;B60L58/22;B60L53/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明披露的動力電池自動均衡充電器，是在電池管理系統BMS的指引下，有串聯充放和并聯充放，能針對單體電池的差異性實現同時同量充電和分時分量充電，有效防止過充和欠充；通過電池電路共用的充放電電子開關，能將單體電池中富余電能高效轉移到“能量池”中，再轉送到其他欠缺電量的電池中，以取得充放電的自動平衡，而不需要電阻器，所以能源效率特別高；充電器同樣適用于新能源發電儲能和不間斷電源等涉及電池的多個技術領域。

技術領域

本發明屬于蓄電池充電器技術領域，具體地說，是提出一種應用于新能源汽車動力電池和新能源儲能動力電池的充電器裝置。

背景技術

在新能源汽車技術領域，動力電池是汽車動力能量的主要來源或唯一來源，其重要性不言而喻，而儲能對于穩定新能源發電也非常重要。在新能源領域的應用中，由于單個電池的電壓只有幾伏，能量有限，不適合電機驅動和逆變應用，所以必須由幾十甚至幾百個單體電池串并聯成組，才能以足夠高的電壓和足夠大的電流，獲得工程設計上合理的電功率。

但是由于在電池生產過程中，單體電池性狀的離散性大，使單體電池制成品的個體性能偏離，必須選配性能接近的單體電池組成產品電池組供裝配使用。然而，雖然已經在組裝過程中選擇到接近一致性的單體電池組合成性能相對接近的電池組，但在電池組實際使用過程中，單體電池之間的性能差異會隨著充放電次數的增多而越來越大，新電池性能的相對平衡將隨時間的延長變成舊電池的不平衡，這種不平衡將嚴重影響電池組的正常工作，在充電過程中，過充電會縮短單體電池壽命，浪費能源；在放電過程中，性能差的單體電池儲能量不足、內阻高，無法達到像其他正常電池那樣的放電水平，對整個電池組的正常輸出產生不利影響，嚴重時甚至引發爆炸等事故。由于充放電的不均衡，整個電池組將不得不提前修理甚至報廢，而動力電池的價格高，是使用者在經濟上無法承受的負擔，而勉強使用又會造成材料和能源的巨大浪費。

發明內容

本發明的目的是通過采用自動均衡充電器裝置解決動力電池的合理充放電，減少單體電池的性能差異對整個電池組使用功能和壽命的影響，保護性能差的電池，使其延長壽命，延長其達到修理更換的時間，并同時能減少使用過程中電能的浪費，以及規避產生過熱甚至爆炸的風險。

所謂均衡充電，就是在充電過程中，能夠根據各單體電池的性狀，采用相同或不同的充電電流，自動均衡則意味著設備將按照檢測到的各單體電池的實際狀況，自動調節充放電流值，裝置無需人工干預自動執行平衡的功能。

本發明的充電器是這樣實現的，一種用于動力電池組充放電，由BMS和充電器組成的電子充電器裝置，其特征為，動力電池組(1)是由多個單體電池串并聯而成的電池組；自動均衡充電器由電池管理系統BMS(22)和電池充電系統BCS(21)組成，BCS由橫充電路(211)、豎充電路(212)以及供電源(213)組成；在每個單體電池的串聯接點上，并聯連接有二只單向電子開關，二電子開關電流流向相反，每個單體電池正負極通過電感和電子開關串聯的回路接到BCS的高頻變壓器的一個次級繞組；BCS可根據BMS的指引分別對全體電池和單體電池同時同量或分時分量充電；根據BMS的指引，橫充電路(211)還可以根據自動均衡需要，在任何時刻將單體電池中的多余電能泄放并轉移到其他單體電池中。

眾所周知，目前新能源汽車應用中的最大瓶頸在于動力電池的儲能容量不足和價格高昂，而動力電池中最難解決的問題，是如何使電池單元間的個體性能偏差不影響或少影響整體電池組的合理充放電。本發明的自動均衡充電器設備，則是利用了動力電池組必須配置的電池管理系統的指引，采用不等量充放電電流，解決了由于單體電池性能離散性而造成的過充或欠充矛盾，以及放電時可能產生的局部不均衡招致輸出功率不足，以及過熱的風險。

附圖說明

圖1、傳統動力電池的電氣線路圖。

圖2、傳統動力電池與電池管理系統BMS的電氣接線圖。

圖3、本發明的自動均衡充電器中的橫向充電電路和BMS與電池的連線簡圖。