[發明專利]蓄電池單體電池電壓主動均衡電路

在審

• 申請號: 201510728687.5
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN106655305A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 田華;李鵬飛;侯武
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 核工業專利中心11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于蓄電池技術領域，具體涉及一種蓄電池單體電池電壓主動均衡電路。

背景技術

現有的電池均衡技術分為主動均衡技術和被動均衡技術兩大類。

(1)被動式均衡

被動均衡是一種簡單的均衡技術，是對單體電芯進行簡單的放電或充電。放電式均衡是通過將電壓較高的電芯能量單獨消耗掉，已達到電池電壓平衡的效果。充電式均衡是在充電過程中通過對電壓較低的電芯進行單獨補電，已達到電池電壓平衡的效果。

被動式均衡一般均衡電流都比較小，均衡效率低、均衡效果不明顯。放電式均衡消耗了電池能量，實際上是對能源的一種浪費。充電式均衡只能在充電時進行，放電時無法實現均衡效果。被動均衡只在解決電池初始容量不一致的問題時有一定效果，而無法解決電池實際容量不一致的問題。

(2)主動式均衡

主動式均衡是一種高效環保的均衡技術，通過在電壓高的電池與電壓低的電池之間進行能量轉移實現電壓平衡。電能轉移式電池均衡器(專利號201220153997.0)就是一種電池主動式均衡技術。采用的是相鄰電池間能量轉移的技術。假設相鄰的兩塊電池B1和B2，B1電壓高于B2電壓。首先在均衡器的控制下電池B1中的部分電能先流入均衡器內的儲能元件，此時均衡器相當于一塊電池，儲存能量。然后在均衡器的控制下將儲存的能量釋放出來對電池B2進行充電，此時均衡器相當于一個充電器。通過以上方法實現相鄰電池間的能量轉移。

電能轉移式電池均衡器是通過轉移相鄰電池之間的能量實現電壓平衡的。當一組電池中相距較遠的兩塊電池電壓不一致時，需要將能量進行多次轉移。隨著電池距離的增加，能量轉移次數也隨之增加，均衡所用時間變長，同時能量轉移中損耗的能量也隨之增加，均衡效率會越來越低。電能轉移式電池均衡器隨著電池串聯數量的增加，模塊數量將不斷增加。例如：有2節電池串聯需要1個模塊；有3節電池串聯需要2個模塊；有N+1節電池串聯需要N個模塊。在高電壓的電池模組中一般需要幾百節電池串聯，將需要幾百個模塊，均衡系統將變得很復雜，硬件成本和體積也隨之增加。

發明內容

本發明的目的，針對現有技術不足，提供一種保證電池組中單體電池電壓一致，提高電池組整體容量和延長電池組使用壽命，提高均衡效率、降低均衡過程中的能量損耗，實現節能環保，提高均衡電流、加強均衡效果，最大限度的延長電池使用壽命簡化均衡電路，降低系統的復雜程度，提高系統的可實現性，從而降低系統成本和體積的蓄電池單體電池電壓主動均衡電路。

本發明的技術方案是：

一種蓄電池單體電池電壓主動均衡電路，包括電池選擇電路和電池充放電電路；所述電池選擇電路采用控制芯片和雙向MOS管實現從6節電池中選擇其中1節電池連接至電池充放電電路；所述電池充放電電路采用雙向DC/DC技術實現對被選擇的電池進行充電或放電。

所述電池選擇電路中的控制芯片為1個電池選擇芯片EMB1428Q。

所述電池選擇電路中MOS管為SI7938DP，管數量為9個。

所述MOS管選擇第1節電池時，同時閉合MOS管Q23和MOS管Q29兩條通路，Q23連接電池正極，Q29連接電池負極；所述的電池正極通過MOS管上的Q3通道與充放電電路正極導通；所述電池負極通過MOS管Q7下面的通道與充放電電路電池端負極導通。

所述MOS管選擇第2節電池時，同時閉合MOS管Q23和MOS管Q21的兩路通道，Q23連接到電池負極，Q21連接到電池正極；電池負極通過閉合Q3下面的通道與充放電電路電池端負極導通；電池正極通過閉合Q7上面的通道與充放電電路電池端正極導通。

所述放電電路為雙向直流到直流轉換電路，包括變壓器、電源管理芯片及MOS管；電池進行充電時互鎖信號CTL置成低電平時，只有電源管理芯片U27收到PWM信號；U27通過控制MOS管開關信號的占空比，使充電電流達到設定值。

本發明的有益效果是：

(1)能量損耗低，節能環保。充放電電路轉換效率高，經過測試效率達到90％以上；

(2)控制靈活，可以選擇電池組中任意位置的電池單獨進行均衡。直接對電壓最高和最低的電池進行充放電，沒有中間過渡；

(3)均衡電流大，均衡效果明顯。目前均衡電流為5A，通過更改器件參數均衡電流還可以提高。通過使用驗證，能夠明顯提升電池組容量。

(4)模塊化設計，擴展性強，節約成本。每個均衡電路為一個模塊，每個模塊可以對6節電池進行充放電管理。對于多串數的電池組只需簡單的增加模塊數量。