[發明專利]用于電池組的主動均衡裝置

在審

• 申請號: 201710548863.6
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107231027A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 李娜;吳宏義;張慶;孫步云;陳輝智
• 申請（專利權）人: 東莞中汽宏遠汽車有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 劉兵

技術領域

本申請涉及電池充電領域，具體涉及一種用于電池組的主動均衡裝置。

背景技術

在電力領域，鋰電池以其能量密度高、體積小、環保等優勢逐漸成為電動汽車、儲能以及通信后備電源的主流動力來源。

在實際使用時，鋰電池均采用電池組的形式。但鋰電池在生產時由于環境、生產機器等方面的原因會不可避免地出現的微小性能差異，這就導致了鋰電池組中的每個鋰電池可能出現每節電池的電壓值不同的情況，在多次使用后，這些電池的電壓差會逐漸增大，如果不及時進行均衡處理，這些不斷增大的不一致性會導致鋰電池組的壽命提前耗盡。

目前常見的均衡方式是采用被動均衡電路，該被動均衡電路主要通過在每節電池單體兩端并聯一個功率電阻和開關，當某節電池電壓較高時，吸合開關，消耗部分電量，直至達到均衡狀態。

這樣的均衡電路雖然可以在一定程度上對電池進行均衡處理。但是，由于均衡過程是將電能轉化為熱能，尤其是在對由多電池組組成的電池陣列進行均衡時，其散熱過程就必須配置相應的冷卻設備，這就使得工業生產中的成本大大增加并且將電能轉化成熱能會造成無謂的電力浪費；此外，如果散熱不合理的話，會導致整個電池組合均衡模塊溫度過高，導致電池加速衰減以及均衡模塊燒毀的后果。

申請內容

本申請的目的是提供一種用于電池組的主動均衡裝置，該主動均衡裝置能夠將鋰電池組中電壓高的鋰電池中的電量轉化到電壓低的鋰電池中，取代了將電能轉化成熱能的均衡流程，同時采用多層均衡電路的組成形式，能夠同時對多電池組組成的電池陣列進行均衡，不僅節約了能源，同時還降低了電池因為散熱不當而導致壽命耗盡過快的風險。

為了實現上述目的，本申請提供一種用于電池組的主動均衡裝置，該主動均衡裝置包括：多層均衡電路，每一層均衡電路包括至少一個均衡單元，每一個均衡單元包括串聯的兩個可控開關和一個電容器，該串聯的兩個可控開關連接到多個電池單元中的串聯的至少兩個電池單元的兩端，一個電容器連接在兩個可控開關之間的節點與至少兩個電池單元中間節點之間，該中間節點將至少兩個電池單元分成電池單元數量相同的兩組電池單元；電壓傳感器，用于檢測每一個電池單元兩端的電壓；控制器，用于接收電壓傳感器檢測到的每一組電池單元兩端的電壓，根據該電壓逐層控制多層均衡電路中的每一層均衡電路執行電壓均衡操作。

可選地，控制器可以用于：針對每一層均衡電路，控制該層均衡電路中的均衡單元間隔執行電壓均衡操作。

可選地，控制器可以用于：針對每一個均衡單元，判斷檢測到的該均衡單元連接的兩組電池單元中的一組電池單元兩端的電壓是否大于另一組電池單元兩端的電壓；在判斷一組電池單元兩端的電壓大于另一組電池單元兩端的電壓的情況下，閉合該均衡單元中的兩個可控開關中與一組電池單元對應的第一可控開關，使得一組電池單元給該均衡單元中的電容器充電；在給電容器充電結束后，斷開第一可控開關，閉合兩個可控開關中的第二可控開關，使得電容器對另一組電池單元進行充電，以均衡兩組電池單元兩端的電壓。

可選地，控制器可以用于：判斷兩組電池單元兩端的電壓的差值是否大于預設值；在判斷兩組電池單元兩端的電壓的差值大于預設值的情況下，閉合第一可控開關，以使得一組電池單元對電容器充電。

可選地，在判斷一組電池單元兩端的電壓大于另一組電池單元兩端的電壓的情況下，閉合該均衡單元中的兩個可控開關中與一組電池單元對應的第一可控開關，使得一組電池單元給該均衡單元中的電容器充電包括：如果兩組電池單元兩端的電壓的差值減小到初始差值的一半，則斷開第一可控開關，以停止給電容器充電，該初始差值為開始給電容器充電時兩組電池單元兩端的電壓的差值。

可選地，控制器還可以用于：在檢測到兩組電池單元兩端的電壓都小于預定電壓的情況下，不對兩組電池單元進行均衡。

可選地，多層均衡電路中的第一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元的數量可以為2個。

可選地，多層均衡電路中的最后一層均衡電路可以包括一個均衡單元，與該一個均衡單元連接的兩組電池單元中的每一組電池單元的數量為多個電池單元的數量的一半。

可選地，多層均衡電路中的下一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元的數量是多層均衡電路中的上一層均衡電路中的每一個均衡單元所連接的電池單元的數量的兩倍。

可選地，該控制器可以為電池管理系統(Battery Management System，BMS)。