[發明專利]串聯電池組均衡充放電方法和電路

在審

• 申請號: 201611005435.0
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN108075519A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 歐陽樺
• 申請（專利權）人: 歐陽樺
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及串聯電池組均衡充放電領域，尤其是串聯的鋰離子電池組、鉛酸蓄電池組、鎳氫電池組的均衡充放電控制系統。方案是：在充電狀態下，電容器從充電線路獲得電能，然后切換連接并保存至均衡線路，最后通過一組均衡開關將儲電轉移給電壓最低的單節電池；在只放電不充電狀態下，從負載端經過二極管向充電線路饋電，以啟動控制器和均衡功能。在循環檢測每節電池電壓的模式下，相對于電路其它部分獨立的電容器和均衡線路，動態為電路中電壓最低的單節電池輸送電能，不與電池組本身充放電沖突，且能達到均衡效果。

技術領域

本發明涉及串聯電池組均衡充放電領域，尤其是串聯的鋰離子電池組、鉛酸蓄電池組、鎳氫電池組的均衡充放電控制系統。

背景技術

各種電池，包括鋰離子電池、鉛酸蓄電池、鎳氫電池等，均有需要串聯成組使用，以獲得較大的輸出電壓來驅動負載。

串聯的電池組，由于電池單體之間存在難以消除的性能差異、狀態差異及環境差異，如果直接對電池組的正負極端口進行充放電使用，這些差異會導致電池單體之間的電壓差逐漸累積和擴大，并導致有的電池單體充電過度，有的電池單體充電不足；或導致有的電池單體過度放電。這些擴大的單體電壓差異是電池組性能衰退或失效的重要原因。被過度充電的單體電池還可能自燃、爆炸并引發其它單體電池的燃燒和爆炸。所以人們尋求各種控制電池組充放電程度，使單體電池電量或電壓適當且一致的方法，這就是該領域所探討的電池均衡保護技術或電池管理系統(BMS)。

最普遍應用的電池均衡技術，是在充電過程中和儲存過程中，將電壓比較高的單節電池電量，通過電阻器釋放一部分。這些釋放的電量，需要消耗能源，而且，電阻器放出的能量是熱能，會使附近的器件處在溫度較高的不利環境中。

另外一類較新的電池均衡技術，是將電池組中電壓最高的電池電量，通過電子開關陣列，轉移給電壓最低的電池。由于在充放電的時候，串聯電池組中的單體電池之間不能直接短路連接，而且電池單體之間用來驅動能量轉移的電壓及電壓差也不夠大，所以這類技術通常將單體電池電壓作感應變換后再輸出轉移。存在的問題是，其中的轉換效率和驅動效率仍然比較低，另外附帶的問題是陣列元件和電壓變換元件數量較多，體積較大，而且成本較高。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種新的串聯電池組均衡充放電方法和電路，使之在充放電時具有自動保護能力以及較高的均衡效率，在不充放電的時候，電路不主動消耗電池組的電能。

本發明所述的串聯電池組，包括先并聯再串聯的電池組，以及其它與電池串聯等效的電 池組合；本發明所述的二極管，與單向導電器件是同一含義。

本發明所述的電路，是指外部的電源與負載之間的組件、線路及端口，不包括外部的電源和負載本身，而且在與電池組并列表述的時候，不包括電池組本身。

本發明所述的放電，是指從電池組連接至負載端口的開關閉合連通，并不涉及負載的特性、大小以及是否與電池組匹配等問題。

本發明所述的充放電，包括只充電不放電，只放電不充電，以及同時充電并放電。

本發明所述的切換開關，特指本發明中的電容器的正極與充電線路正極、均衡線路正極之間的切換開關，以及該電容器的負極與充電線路負極、均衡線路負極之間的切換開關。這些開關的組合切換，是為了使電容器在充電線路兩極與均衡線路兩極交替轉換連接。

本發明所述的均衡線路，特指本發明中從電容器的正極切換開關通向各節電池正極，以及從電容器負極切換開關通向各節電池負極的兩條不同極性的中繼線路。

本發明所述的均衡開關，特指本發明中從均衡線路正極連接各電池正極，以及從均衡線路負極連接各電池負極的開關。