[實(shí)用新型]串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420606426.7
• 申請(qǐng)日: 2014-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204167947U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳榮偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 輝創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 北京匯智英財(cái)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 11301
• 代理人: 牟長(zhǎng)林

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是關(guān)于一種串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊，尤其是一種結(jié)合電感型及模塊化平衡結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊。

背景技術(shù)

由于環(huán)保意識(shí)抬頭，以電力為動(dòng)力來(lái)源的應(yīng)用日益蓬勃，如：全電動(dòng)汽車(chē)(EV或BEV)、混合燃?xì)?電動(dòng)汽車(chē)(HEV)、插電式混合電動(dòng)汽車(chē)(PHEV)或儲(chǔ)能系統(tǒng)(ESS)等，在上述應(yīng)用中，普遍需要使用電池組(Battery)儲(chǔ)存及供應(yīng)動(dòng)力，該電池組可由數(shù)個(gè)高功率密度、高峰值功率鋰聚合物或鋰鐵磷酸(LiFePO4)電池串聯(lián)組成。以鋰電池組為例，大量串聯(lián)的鋰電池使用過(guò)程中，會(huì)因老化而導(dǎo)致電池容量不同，每次充電時(shí)，因電池間的殘余電荷、充電速度等差異，將導(dǎo)致電池中的電荷狀態(tài)(SoC)不平衡，為避免鋰電池因過(guò)壓(over?voltage)而降低效能或損壞，通常需由電池管理系統(tǒng)(BMS)管控電池組的電荷平衡狀態(tài)。

為免電池充電過(guò)量，可采用簡(jiǎn)單低廉的被動(dòng)平衡(passive?balance)方式，將儲(chǔ)電量較高的電池分流至旁路電阻(bypass?resistor)，以免有些電池過(guò)量充電，其余電池卻充電不足，只是此方式除會(huì)耗散功率外，還有發(fā)熱及充電速度慢等情況尚待改進(jìn)。因此，逐漸發(fā)展出可重新分配電荷狀態(tài)的主動(dòng)平衡(active?balance)方式，可于充放電過(guò)程中，可補(bǔ)償電壓較低的電池，除確保各電池均不會(huì)過(guò)量充電外，且可快速充電及降低充電溫度，進(jìn)一步提高電池的效能、可靠性及安全性，并可降低系統(tǒng)成本。是以，主動(dòng)平衡式電池管理系統(tǒng)實(shí)乃促進(jìn)電動(dòng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

現(xiàn)有主動(dòng)平衡式電池管理系統(tǒng)主要分為電容型平衡、電感型平衡及模塊化平衡方式，電容型平衡方式雖易控制且不需電壓偵測(cè)電路，但其平衡時(shí)間較長(zhǎng)，不適用于須快速充電的應(yīng)用；另，電感型平衡方式雖可快速平衡電荷且能量轉(zhuǎn)換效率高，只是須克服變壓器互感及漏感等情況；又，模塊化平衡方式雖可提供穩(wěn)定的電壓，然其所需成本較高，且各模塊僅能控制有限的電池?cái)?shù)量(區(qū)域式電池平衡)，無(wú)法達(dá)成全域式電池平衡。

有鑒于此，有必要改善上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，以符合實(shí)際需求，提升其實(shí)用性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是提供一種串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊，可快速達(dá)成全域式電池平衡。

本實(shí)用新型揭示一種串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊，其包含：一轉(zhuǎn)換單元，設(shè)有一初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈及數(shù)個(gè)次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈；一返馳開(kāi)關(guān)，電性連接該轉(zhuǎn)換單元的初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈；一初級(jí)側(cè)調(diào)控器，電性連接該轉(zhuǎn)換單元及該返馳開(kāi)關(guān)，該初級(jí)側(cè)調(diào)控器、該返馳開(kāi)關(guān)及該轉(zhuǎn)換單元共同構(gòu)成具有初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)功能的返馳式架構(gòu)；數(shù)個(gè)分時(shí)切換器，電性連接于該轉(zhuǎn)換單元的數(shù)個(gè)次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈與一串聯(lián)電池組的數(shù)個(gè)蓄電單元之間；及一能估算各蓄電單元的充電量的處理器，電性連接該分時(shí)切換器并分時(shí)切換各分時(shí)切換器的導(dǎo)通狀態(tài)，及電性連接該初級(jí)側(cè)調(diào)控器并使各次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈分時(shí)輸出一定電流至各蓄電單元且由該初級(jí)側(cè)調(diào)控器分時(shí)取得一參考訊號(hào)。

所述初級(jí)側(cè)調(diào)控器具有一取樣端及一調(diào)節(jié)端，該取樣端電性連接該轉(zhuǎn)換單元的初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈，該調(diào)節(jié)端電性連接該返馳開(kāi)關(guān)。

所述轉(zhuǎn)換單元設(shè)有一輔助線(xiàn)圈，該輔助線(xiàn)圈的極性與各次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈的極性相同。

所述初級(jí)側(cè)調(diào)控器具有一取樣端及一調(diào)節(jié)端，該取樣端電性連接該轉(zhuǎn)換單元的輔助線(xiàn)圈，該調(diào)節(jié)端電性連接該返馳開(kāi)關(guān)。

所述處理器由該初級(jí)側(cè)調(diào)控器的調(diào)節(jié)端分時(shí)取得一脈寬調(diào)變訊號(hào)，并依據(jù)該脈寬調(diào)變訊號(hào)的工作周期等比換算各蓄電單元的電壓值。

所述串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊，另包含一限流元件，該限流元件電性連接于該返馳開(kāi)關(guān)與一接地端之間。

所述串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊，另包含一變阻切換器，該變阻切換器電性連接于該返馳開(kāi)關(guān)及該處理器。

所述變阻切換器設(shè)有一變阻開(kāi)關(guān)、一小阻元件及一大阻元件，該變阻開(kāi)關(guān)電性連接該返馳開(kāi)關(guān)及該處理器，該小阻元件及該大阻元件電性連接該變阻開(kāi)關(guān)。

所述串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊，另包含數(shù)個(gè)隔離器，各隔離器電性連接于該處理器與各分時(shí)切換器之間。

所述隔離器為一光耦合器。

所述串聯(lián)電池組的主動(dòng)平衡模塊，另包含一電壓偵測(cè)器，該電壓偵測(cè)器設(shè)有數(shù)個(gè)偵測(cè)端及數(shù)個(gè)管控端及一個(gè)通信埠，各偵測(cè)端電性連接各蓄電單元，各管控端電性連接各分時(shí)切換器，該通信埠電性連接該處理器。

所述電壓偵測(cè)器設(shè)有一用以指示該電壓偵測(cè)器的工作狀態(tài)的指示燈。