[實(shí)用新型]一種串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組的均衡電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520434138.2
• 申請(qǐng)日: 2015-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN204992634U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮能蓮;張春強(qiáng);康常濤;賓洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州百事利電動(dòng)車業(yè)有限公司;北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電動(dòng)汽車及新能源動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)前全球面臨日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和能源問題，電動(dòng)汽車在降低石油消耗，減少環(huán)境污染方面優(yōu)點(diǎn)突出。電動(dòng)汽車具有節(jié)能、零污染、零排放、能源利用率高、高性能等優(yōu)勢(shì)，使其在未來節(jié)約和環(huán)保的各種能源戰(zhàn)略路徑中脫穎而出。

電動(dòng)車輛動(dòng)力電池為滿足高電壓輸出要求，需要將多節(jié)單體電池或者單體超級(jí)電容串聯(lián)使用。然而，由于現(xiàn)有制造技術(shù)以及阻抗和溫度特性等各方面的差異，單體電池之間的性能會(huì)有所差異，使其在相同的充放電電流下，各節(jié)電池的電壓和可用容量都會(huì)有所不同，而不斷重復(fù)的充放電過程更加劇了不一致現(xiàn)象。這種情況會(huì)導(dǎo)致電池的性能惡化，最終甚至將導(dǎo)致串聯(lián)電池組無法工作。超級(jí)電容的不一致現(xiàn)象也會(huì)嚴(yán)重影響超級(jí)電容組的工作狀態(tài)。因此為解決單體電源/單體超級(jí)電容之間的不一致性，必須對(duì)其進(jìn)行均衡管理，以保持串聯(lián)后電源系統(tǒng)的整體容量，延長電源系統(tǒng)的使用壽命。

現(xiàn)有的電池均衡方法硬件結(jié)構(gòu)較為固定，當(dāng)均衡對(duì)象的數(shù)量發(fā)生改變時(shí)也需要相應(yīng)改變硬件結(jié)構(gòu)。不利于均衡技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有均衡技術(shù)的缺陷，擴(kuò)大均衡方法及電路的適用范圍，提供一種串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組的均衡方法及電路，該方法對(duì)于既定的均衡對(duì)象系統(tǒng)可以發(fā)揮均衡作用，也可適用于均衡對(duì)象有缺失的情況。在不同的工作系統(tǒng)中需要不同的串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組，此時(shí)往往需要根據(jù)串聯(lián)的電池/超級(jí)電容數(shù)目針對(duì)性地設(shè)計(jì)均衡系統(tǒng)，這導(dǎo)致均衡系統(tǒng)通用性較差。本實(shí)用新型將均衡單元模塊化，當(dāng)在原串聯(lián)均衡對(duì)象中加入單體電池/超級(jí)電容時(shí)也可以增加模塊化的均衡單元，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)新的串聯(lián)均衡對(duì)象的均衡動(dòng)作。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組的均衡方法及電路的技術(shù)方案如下：

一種串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組的均衡電路，其特征在于，至少包括兩個(gè)均衡單元，四個(gè)可控開關(guān)首尾相連接成環(huán)狀，按順時(shí)針方向4個(gè)可控開關(guān)編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)；將1號(hào)和2號(hào)可控開關(guān)連接導(dǎo)線標(biāo)為a，電池正極與a連接；3號(hào)和4號(hào)可控開關(guān)連接導(dǎo)線標(biāo)為b，電池負(fù)極與b連接；2號(hào)和3號(hào)可控開關(guān)連接導(dǎo)線標(biāo)為c，普通電容的一端與c連接，并從普通電容與c連接處引出導(dǎo)線Ⅱ；1號(hào)和4號(hào)可控開關(guān)連接導(dǎo)線標(biāo)為d，普通電容另一端與d連接，并從普通電容與d連接處引出導(dǎo)線Ⅰ,以上是一個(gè)均衡單元；

在串聯(lián)多個(gè)單體電池進(jìn)行均衡的情況下，應(yīng)將第一個(gè)均衡單元的導(dǎo)線Ⅰ與第二個(gè)均衡單元的導(dǎo)線a連接，第一個(gè)均衡單元的導(dǎo)線Ⅱ與第二個(gè)均衡單元的導(dǎo)線Ⅱ連接，以此類推，將每個(gè)均衡單元的兩根導(dǎo)線與下一單元對(duì)應(yīng)導(dǎo)線a和導(dǎo)線Ⅱ連接，最后一個(gè)均衡單元的導(dǎo)線Ⅰ和導(dǎo)線Ⅱ應(yīng)懸空。

進(jìn)一步，串聯(lián)電池組中的單體電池用超級(jí)電容即雙電層電容器來取代。

所述的串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組的均衡方法，其特征在于，根據(jù)需均衡的最高能量單體均衡對(duì)象與最低能量單體均衡對(duì)象是否相鄰分為兩種不同的工作狀態(tài)，若相鄰則只有這兩個(gè)均衡單元參加均衡，若不相鄰則這兩個(gè)均衡單元以及之間所有均衡單元都參加均衡；第一步，分別連通參加均衡的所有均衡單元的2號(hào)和4號(hào)可控開關(guān)，使這些均衡單元中的均衡對(duì)象向各自所在均衡單元的普通電容充電，充電完成后斷開所有可控開關(guān)；第二步，連通參加均衡的第二個(gè)均衡單元到最后一個(gè)參加均衡的1號(hào)可控開關(guān)，普通電容間能量轉(zhuǎn)移開始，能量轉(zhuǎn)移結(jié)束后斷開所有可控開關(guān)；第三步，分別連通除最高能量單體均衡對(duì)象所在均衡單元外參加均衡的其余均衡對(duì)象的2號(hào)和4號(hào)可控開關(guān)，各普通電容向?qū)?yīng)的均衡對(duì)象充電，即電池或超級(jí)電容，循環(huán)進(jìn)行上述步驟直到串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組不需要均衡為止。

均衡對(duì)象，N個(gè)串聯(lián)的單體電池/超級(jí)電容，N為大于1的整數(shù)。

普通電容，用于儲(chǔ)存和釋放能量。

控制開關(guān)組，包括4N個(gè)可控開關(guān)，N為單體電池/超級(jí)電容的數(shù)目。每四個(gè)可控開關(guān)首尾相連接成環(huán)狀，按順時(shí)針方向4個(gè)可控開關(guān)編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)。

根據(jù)權(quán)利1、2所述的一種串聯(lián)電池組/超級(jí)電容組均衡方法及電路，其特征在于，將1號(hào)和2號(hào)可控開關(guān)的連接導(dǎo)線標(biāo)為a，單體均衡對(duì)象正極與a連接；3號(hào)和4號(hào)可控開關(guān)的連接導(dǎo)線標(biāo)為b，單體均衡對(duì)象負(fù)極與b連接；

進(jìn)一步在組成環(huán)形的可控開關(guān)中2號(hào)和3號(hào)可控開關(guān)連接導(dǎo)線標(biāo)為c，1號(hào)和4號(hào)可控開關(guān)連接導(dǎo)線標(biāo)為d。普通電容的一端與c連接，普通電容另一端與d連接。從普通電容與c連接處引出導(dǎo)線Ⅱ，從普通電容與d連接處引出導(dǎo)線Ⅰ,單體均衡對(duì)象與均衡電路組成一個(gè)均衡單元。