[發明專利]一種針對液態金屬電池組的均衡系統及方法

在審

• 申請號: 202010885608.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112072734A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 魏曉東;黃青丹;饒銳;莫文雄;王勇;徐欽;宋浩永;趙崇智;劉靜;王婷延;何彬彬;王煒;吳培偉;李助壓
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 南京常青藤知識產權代理有限公司 32286
• 代理人: 高遠

本發明提供一種針對液態金屬電池組的均衡系統及方法，包括液態金屬電池、被動均衡電路和主動均衡電路；所述被動均衡電路包括兩個串聯的二極管，串聯的所述二極管與液態金屬電池單體并聯，所述被動均衡電路用于在單體電池電壓達到充電截止電壓時對流過液態金屬電池的充電電流分流；所述主動均衡電路包括LTC3305芯片、MOSFET和輔助電池，所述LTC3305芯片用于判斷被均衡電池與輔助電池之間的電壓差，并通過控制外部MOSFET的通斷控制電荷在輔助電池與被均衡電池之間進行轉移，實現電池組的均衡操作。本發明結合針對單體電池的二極管均流的被動均衡與基于電池組外輔助電池的成組主動均衡，能夠實現快速的對液態金屬電池組在充放電時的均衡操作。

技術領域

本發明屬于電池均衡技術領域，具體涉及一種針對液態金屬電池組的均衡系統及方法。

背景技術

無論是維護電網的安全可靠運行、還是更加有效地運用風能、太陽能等清潔能源來解決能源與環境污染問題，大規模的儲能系統均是一個非常有效的方法?，F有的儲能方式中，化學儲能方式已經是實際運用當中比較成熟的方案，比如鉛酸電池、鋰離子電池等。但是相對于電網級的大規模儲能而言，其要求的成本低、容量大與壽命長的要求仍然難以得到滿足。液態金屬電池自被發明之日開始便作為解決上述問題的一種新型儲能電池而備受關注，其壽命很長，損耗率低，即使每天進行一次充放電操作，持續10年后仍能保有初始容量的99％，使得此種電池十分適合應用于大規模儲能系統之中。但是，其余的各種因素同時也限制了液體金屬電池的大規模應用，其中最大的限制在于液態金屬電池組的均衡問題。因為液態金屬電池的充電截止電壓僅有1.4V，因此需將電池單體串聯成組使用，但由于組內各個單電池的制造過程、化學成分的差異，導致了電池單體間容量的差異。當對電池組進行串聯充放電時，需采取一些對電池組的均衡保護方法來保障電池單體之間容量的均一，否則就會危害電池的壽命甚至安全性。液態金屬電池的大容量、低電壓，和工作溫度高的特點使得其難以通過現有方案得到有效均衡。

現有的均衡電路的均衡速率難以達到在特定充放電時間內均衡液態金屬電池大容量的要求，同時電池電壓低，直接單電池進行均衡電路設計和器件選擇都具有困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種針對液態金屬電池組的均衡系統及方法，結合針對單體電池的二極管均流的被動均衡與基于電池組外輔助電池的成組主動均衡，能夠實現快速的對液態金屬電池組在充放電時的均衡操作。

本發明提供了如下的技術方案：

一種針對液態金屬電池組的均衡系統，包括液態金屬電池、被動均衡電路和主動均衡電路；

所述被動均衡電路包括兩個串聯的二極管，串聯的所述二極管與液態金屬電池單體并聯，所述被動均衡電路用于在單體電池電壓達到充電截止電壓時對流過液態金屬電池的充電電流分流，降低其充電速率并保證此液態金屬電池電壓不會超過充電截止電壓；

所述主動均衡電路包括LTC3305芯片、MOSFET和輔助電池，所述輔助電池作為電壓基準源，所述LTC3305芯片用于判斷被均衡電池與輔助電池之間的電壓差，并通過控制外部MOSFET的通斷控制電荷在輔助電池與被均衡電池之間進行轉移，實現電池組的均衡操作。

優選的，單個所述二極管的正向導通壓降為0.7V，當液態金屬電池單體充電過程中電壓率先達到1.4V時，所述二極管的并聯回路導通，對此電池單體的充電電流進行分流，降低其充電速率并保證此電池電壓不會超過1.4V。

優選的，所述LTC3305芯片的V1-V4引腳分別連接每組被均衡液態金屬電池組的正極，所述LTC3305芯片的V1-V4引腳用于將每組被均衡液態金屬電池電壓與輔助電池電壓進行比較；所述輔助電池與每組被均衡液態金屬電池形成并聯回路，所述并聯回路的正負極支路上均設有所述MOSFET，所述LTC3305芯片的AUXP引腳連接至所述輔助電池正極，所述LTC3305芯片的NGATE引腳連接各所述MOSFET并用于發出控制信號控制分別控制MOSFET的通斷。