專利名稱：電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法及電路，尤其涉及一種應(yīng)用于電池組中 各電池電壓或電池容量的補(bǔ)償式均衡方法及電路。
背景技術(shù)：
在儲(chǔ)能電站、電動(dòng)汽車等應(yīng)用場(chǎng)合都需要使用串聯(lián)電池組，以滿足高電壓、高容量 的需求。單體電池由于生產(chǎn)工藝等原因?qū)е赂麟姵厝萘颗c性能的差異，在對(duì)電池組進(jìn)行充 放電的過程中，必然會(huì)擴(kuò)大這種差異；充電時(shí)，容量小、性能差的電池會(huì)產(chǎn)生過充現(xiàn)象，而放 電時(shí)，容量小、性能差的電池會(huì)有過放現(xiàn)象，長(zhǎng)此以往，將加速電池的損壞。因此，動(dòng)力電池 組需要采用均衡電路以延長(zhǎng)電池組壽命是國(guó)內(nèi)外學(xué)者和業(yè)界的共識(shí)。常用的均衡方法有并聯(lián)分流電阻均衡法如圖1所示，每個(gè)單體電池上并聯(lián)一個(gè) 可控通斷的電阻，它可以起到分流的作用，系統(tǒng)采集各單體電池的電壓，若發(fā)現(xiàn)其中有單體 電池電壓超過平均電壓的一定閾值后，導(dǎo)通該單體電池并接的電阻而進(jìn)行分流，能量消耗 在并聯(lián)電阻上，這樣充電較快的單體電池會(huì)放緩充電速度，最終使得所有電池都能同時(shí)充 滿電。此均衡電路優(yōu)點(diǎn)是成本低、簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是過大的能量損耗，顯然不適合高容 量、高電壓的動(dòng)力電池應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法及電路，該方法 可以對(duì)電壓偏低或容量偏小的電池單元進(jìn)行串聯(lián)補(bǔ)償式均衡，是一種成本低廉的、無損的、 主動(dòng)的電池組均衡方法，同時(shí)均衡電路簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展。此方法根據(jù)不同均衡規(guī)則的制定實(shí) 現(xiàn)電池單元電壓、容量的均衡，可對(duì)電池組中任意一個(gè)或連續(xù)的多個(gè)電池單元同時(shí)進(jìn)行均 衡，可以有效抑制串聯(lián)電池組內(nèi)電池單元的過充過放現(xiàn)象，在最短的時(shí)間內(nèi)改善電池單元 的一致性。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法，包括電池組信息的采集、采集信息的處理、電池組 均衡實(shí)現(xiàn)，所述采集信息的處理為通過對(duì)電池組信息處理獲得需要均衡的電池單元信息， 所述電池組均衡實(shí)現(xiàn)為控制器控制相應(yīng)執(zhí)行器的通斷，使需要均衡的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的電 池單元與恒流源串聯(lián)成回路，并由恒流源對(duì)需要均衡的電池單元進(jìn)行能量補(bǔ)償，所述電池 單元由一個(gè)或多個(gè)單體電池并聯(lián)或串聯(lián)而成，且每個(gè)電池單元屬性一致。所述電池組信息的采集是通過采集裝置實(shí)時(shí)采集串聯(lián)電池組中各電池單元信息 或通過通訊方式獲取，并將電池單元信息反饋給信息處理單元；所述采集信息的處理是將 獲取的電池單元信息通過均衡規(guī)則運(yùn)算獲得需要均衡的電池單元。優(yōu)選地，所述電池單元屬性包括電池基本屬性和電池串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。電池基本屬性 包括電池類型、電池標(biāo)稱容量、電池標(biāo)稱電壓；電池串并聯(lián)結(jié)構(gòu)包括電池并聯(lián)數(shù)量及電池串 聯(lián)級(jí)數(shù)。
優(yōu)選地，所述執(zhí)行器為電子開關(guān)或是繼電器。一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡電路，所述均衡電路由控制器、恒流源、若干個(gè)干路開關(guān) 和支路開關(guān)組成，恒流源、干路開關(guān)和支路開關(guān)分別與控制器相連，若干干路開關(guān)串聯(lián)后與 恒流源相連，每個(gè)干路開關(guān)兩端分別通過支路開關(guān)與電池單元并聯(lián)。 優(yōu)選地，所述干路開關(guān)和支路開關(guān)為電子開關(guān)或是繼電器。本發(fā)明提供的電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法及電路可以應(yīng)用于各種類型電池組成的 電池組，該方法可以對(duì)電壓偏低或容量偏小的電池單元進(jìn)行串聯(lián)補(bǔ)償式均衡，是一種成本 低廉的、無損的、主動(dòng)的電池組均衡方法，同時(shí)均衡電路簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展。此方法根據(jù)不同均 衡規(guī)則的制定實(shí)現(xiàn)電池單元電壓、容量的均衡，可對(duì)電池組中任意一個(gè)或連續(xù)的多個(gè)電池 單元同時(shí)進(jìn)行均衡，可以有效抑制串聯(lián)電池組內(nèi)電池單元的過充過放現(xiàn)象，在最短的時(shí)間 內(nèi)改善電池單元的一致性，延長(zhǎng)了電池組的使用壽命。該方法具有效率高、應(yīng)用廣、靈活性 大、成本低廉等特點(diǎn)，同時(shí)滿足了電動(dòng)汽車等對(duì)可靠性要求高的高電壓大容量系統(tǒng)的需要， 克服了現(xiàn)有均衡方法的不足。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)分流電阻均衡法的電路連接圖。圖2是本發(fā)明的電路連接圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電路連接圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的工作狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于 此。實(shí)施例參照?qǐng)D2-4，本實(shí)施例采用6節(jié)磷酸鐵鋰電池組成的電池組，電池單元以一個(gè)單體 電池為例。本發(fā)明的電路用于實(shí)現(xiàn)電池組的串聯(lián)補(bǔ)償式均衡，本實(shí)施例的電路包括控制器、 恒流源、若干個(gè)干路開關(guān)和支路開關(guān)組成，恒流源、干路開關(guān)和支路開關(guān)分別與控制器相 連，若干干路開關(guān)串聯(lián)后與恒流源相連，每個(gè)干路開關(guān)兩端分別通過支路開關(guān)與電池單元 并聯(lián)。所述支路開關(guān)為K11、K21、K31、K41、K51、K61和Κ7，干路開關(guān)為Κ12、Κ22、Κ32、Κ42、 Κ52和Κ62，干路開關(guān)Κ12、Κ22、Κ32、Κ42、Κ52和Κ62串聯(lián)后分別與恒流源的兩端相連，其中 干路開關(guān)Κ12的一端與恒流源的第一接線端相連，干路開關(guān)Κ62的一端與恒流源的第二接 線端相連；干路開關(guān)Κ12的兩端分別通過支路開關(guān)Kll和Κ21與電池Celll并聯(lián)；干路開關(guān) Κ22的兩端分別通過支路開關(guān)Κ21和Κ31與電池Cell2并聯(lián)；干路開關(guān)K32的兩端分別通 過支路開關(guān)K31和K41與電池Cell3并聯(lián)；干路開關(guān)K42的兩端分別通過支路開關(guān)K41和 K51與電池Cell4并聯(lián)；干路開關(guān)K52的兩端分別通過支路開關(guān)K51和K61與電池Cell5并 聯(lián)；干路開關(guān)K62的兩端分別通過支路開關(guān)K61和K7與電池Cell6并聯(lián)。所述控制器包括電池狀態(tài)采集功能單元、均衡規(guī)則運(yùn)算功能單元和控制信號(hào)輸出 功能單元。所述控制信號(hào)輸出功能單元包括開關(guān)控制信號(hào)輸出單元和恒流源控制信號(hào)輸出單元。
本發(fā)明應(yīng)用于電池組串聯(lián)補(bǔ)償式均衡方法，采用單節(jié)電池當(dāng)前的電壓值或單節(jié) 電池當(dāng)前的容量值作為電池狀態(tài)信息，以電池組各單節(jié)電池當(dāng)前電壓的平均值為電壓標(biāo) 準(zhǔn)值，電池組各單節(jié)電池當(dāng)前容量的平均值為容量標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)采取容量值均衡時(shí)，閾值為 10% ；當(dāng)采取電壓值均衡時(shí)，平均電壓值在
范圍內(nèi)的閾值為0.03V。當(dāng)電池當(dāng)前電壓小于各自標(biāo)準(zhǔn)值且差值 大于閾值時(shí)，同時(shí)從其中查找最小電壓電池或最小電壓電池和與之相連的若干個(gè)電池作為 需要進(jìn)行均衡的電池，此時(shí)判斷為需要均衡，反之不需要均衡。本實(shí)施例以單節(jié)電池當(dāng)前的電壓值作為電池信息，以電池組的平均電壓值作為標(biāo) 準(zhǔn)值，以電池組充電過程中的某一時(shí)刻為基準(zhǔn)，該均衡方法包括電池組信息的采集、采集信 息的處理、電池組均衡實(shí)現(xiàn)三個(gè)步驟，具體如下電池組信息的采集是通過采集裝置以一定的頻率實(shí)時(shí)采集串聯(lián)電池組中單節(jié)電 池電壓值，各電壓值見表1，并將該數(shù)據(jù)反饋給信息處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法，包括電池組信息的采集、采集信息的處理、電池組 均衡實(shí)現(xiàn)，所述采集信息的處理為通過對(duì)電池組信息處理獲得需要均衡的電池單元信息， 其特征在于，所述電池組均衡實(shí)現(xiàn)為控制器控制相應(yīng)執(zhí)行器的通斷，使需要均衡的一個(gè)或 多個(gè)連續(xù)的電池單元與恒流源串聯(lián)成回路，并由恒流源對(duì)需要均衡的電池單元進(jìn)行能量補(bǔ) 償，所述電池單元由一個(gè)或多個(gè)單體電池并聯(lián)或串聯(lián)而成，且每個(gè)電池單元屬性一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法，其特征在于，所述電池單元 屬性包括電池基本屬性和電池串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法，其特征在于，所述執(zhí)行器為 電子開關(guān)或是繼電器。
4.一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡電路，其特征在于，所述均衡電路由控制器、恒流源、若干 個(gè)干路開關(guān)和支路開關(guān)組成，恒流源、干路開關(guān)和支路開關(guān)分別與控制器相連，若干干路開 關(guān)串聯(lián)后與恒流源相連，每個(gè)干路開關(guān)兩端分別通過支路開關(guān)與電池單元并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡電路，其特征在于，所述干路開關(guān) 和支路開關(guān)為電子開關(guān)或是繼電器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池組串聯(lián)補(bǔ)償均衡方法及電路，所述均衡方法包括電池組信息的采集、采集信息的處理、電池組均衡實(shí)現(xiàn)，電池組均衡實(shí)現(xiàn)為控制器控制相應(yīng)執(zhí)行器的通斷，使需要均衡的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的電池單元與恒流源串聯(lián)成回路；所述均衡電路由控制器、恒流源、若干個(gè)干路開關(guān)和支路開關(guān)組成，恒流源、干路開關(guān)和支路開關(guān)分別與控制器相連，若干干路開關(guān)串聯(lián)后與恒流源相連，每個(gè)干路開關(guān)兩端分別通過支路開關(guān)與電池單元并聯(lián)。本發(fā)明可以對(duì)電池組中電壓偏低或容量偏小的任意一個(gè)或連續(xù)的多個(gè)電池單元進(jìn)行串聯(lián)補(bǔ)償式均衡，是一種成本低廉的、無損的、主動(dòng)的電池組均衡方法，同時(shí)均衡電路簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展。
文檔編號(hào)H01M10/42GK102148408SQ20111005243
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者徐劍虹, 王浩, 陳春飛 申請(qǐng)人:杭州高特電子設(shè)備有限公司