專(zhuān)利名稱(chēng)：一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置及其方法，屬于電池技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)應(yīng)用中對(duì)重要的供電設(shè)備，都需要一套電池作為備用電源，而單個(gè)電池電壓 都不高，無(wú)法直接使用，一般都為幾十個(gè)甚至幾百個(gè)電池串聯(lián)起來(lái)提高總電壓進(jìn)行使用。由 于電池在制造和使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)性能不一致，因此在對(duì)串聯(lián)電池組進(jìn)行充放電時(shí)， 采用一定的方法均衡各個(gè)單體電池的電壓，會(huì)提高電池的使用度，延長(zhǎng)電池的使用壽命。當(dāng) 前有一些對(duì)串聯(lián)電池組充放電均衡的方法，大多采用電阻耗能的方法，即對(duì)電池組內(nèi)電壓 過(guò)高的單體電池，通過(guò)電阻進(jìn)行釋放，以保證電池組內(nèi)電池一致，這種方式的均衡方法缺點(diǎn) 在于能耗高，損耗大，特別不利于在大容量串聯(lián)電池組充放電的情況下進(jìn)行均衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)目的是，解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的對(duì)串聯(lián)電池組充放電不利于在大容量 串聯(lián)電池組充放電的情況下進(jìn)行均衡等的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種采用恒電流控制模式，能 夠與串聯(lián)電池組原有充放電設(shè)備共同使用互不影響的、具有保障串聯(lián)電池組在使用過(guò)程中 單體電池電壓均衡的功能、并且均衡采用能量轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行、損耗小、有利于應(yīng)用于中等 或大容量的電池組的一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是，利用能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置進(jìn)行能量 轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充的方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的 一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，其特征在于，包括依次連接的
均衡模塊與各個(gè)單體電池相連接，利用電池組的能量或外部電源的能量為單體電池 進(jìn)行充電；
測(cè)控模塊與電池組及其中的各個(gè)單體電池相連接的，測(cè)量并比較單體電池，判斷該單 體電池是否需要補(bǔ)充能量并向所述均衡模塊發(fā)送的起動(dòng)/停止信號(hào)。本發(fā)明通過(guò)測(cè)控模塊，能及時(shí)的檢測(cè)出串聯(lián)電池組中電壓低于電池組電池平均電 壓一定值的單體電池，并引入恒電流控制的隔離型的P麗開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器，對(duì)這 樣的單體電池進(jìn)行補(bǔ)充充電，提高串聯(lián)電池組中電池電壓的均衡度。在上述的一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，所述的均衡模塊包括依次 連接的
PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器用于對(duì)單體電池進(jìn)行充電； 測(cè)量電阻或傳感器用于測(cè)量輸出電流的；
恒流控制單元對(duì)所述PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器的輸出進(jìn)行恒電流控制； 驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器中的開(kāi)關(guān)器件；
4隔離控制單元接收上述測(cè)控模塊發(fā)送的起動(dòng)/停止信號(hào)的。在上述的一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，所述的測(cè)控模塊包括依次 連接的
差分運(yùn)放單元與上述電池組兩端及單體電池連接，用于測(cè)量電池組和單體電池電
壓；
比較單元由比較器及運(yùn)放或可編程邏輯控制器件構(gòu)成的，并具有I/O輸出。在上述的一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一 直流變換器采用隔離型，如反激型或正激型或半橋型或全橋型，所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一 直流變換器輸入為串聯(lián)電池組的部分或全部電池電壓或外部電源，輸出為對(duì)應(yīng)的單體電 池。一種利用能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判 斷及補(bǔ)充的方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟5.1、由測(cè)控模塊中的差分運(yùn)放單元測(cè)量該差分運(yùn)方單元連接的串聯(lián)電池組總電 壓及每個(gè)單體電池電壓；
步驟5. 2、由測(cè)控模塊中的差分運(yùn)放單元根據(jù)步驟5. 1中所測(cè)量的串聯(lián)電池組總電壓 及每個(gè)單體電池電壓計(jì)算串聯(lián)電池組電池的平均電壓；
步驟5. 3、由測(cè)控模塊中的比較單元比較單體電池電壓與電池組平均電壓的大小，并 根據(jù)其比較結(jié)果，向上述隔離控制單元發(fā)送起動(dòng)/停止信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟5. 4或步驟 5. 5 ；
步驟5. 4、單體電池電壓低于電池組平均電壓后，則通過(guò)I/O啟動(dòng)均衡模塊，從而補(bǔ)充 單體電池能量，使單體電池電壓趨近于電池組平均電壓，并返回執(zhí)行步驟5. 3 ；
步驟5. 5、單體電池電壓高于或等于電池組平均電壓，則通過(guò)I/O停止均衡模塊，不再 對(duì)單體電池補(bǔ)充能量并返回執(zhí)行步驟5. 3。在上述的一種利用能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移式電池 組均衡判斷及補(bǔ)充的方法，所述的步驟5. 4中，補(bǔ)充單體電池能量即對(duì)單體電池進(jìn)行充電 的具體步驟如下
步驟6.1、如均衡模塊中的隔離控制單元收到了測(cè)控模塊中的比較單元發(fā)出的起動(dòng)信 號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟6. 2，如接受到停止信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟6. 3 ；
步驟6. 2、均衡模塊中隔離控制單元將起動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為均衡模塊識(shí)別的電信號(hào)，輸入 到恒流控制單元，恒流控制單元控制PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器進(jìn)行充電；
步驟6. 3、均衡模塊中隔離控制單元將停止信號(hào)轉(zhuǎn)化為均衡模塊識(shí)別的電信號(hào)，輸入 到恒流控制單元，恒流控制單元控制PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器停止充電。在上述的一種利用能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移式電池 組均衡判斷及補(bǔ)充的方法，所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器對(duì)單體電池充電電流大小 是串聯(lián)電池組額定充電電流大小的10% 50%。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.采用了隔離型的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器， 將串聯(lián)電池組中一部分或全部電池電壓(也可接外部電源)來(lái)對(duì)低于平均電壓的電池進(jìn)行 輔助充電，一方面消耗了其余電池的能量，一方面補(bǔ)充了低于平均電壓的電池的能量，能起 到均衡電池組各個(gè)單體電池電壓的作用，同時(shí)損耗很低，有利于該裝置在中、大容量電池組的場(chǎng)合進(jìn)行應(yīng)用；2.采用隔離型的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器，并且其恒流控制單元采 用恒電流控制模式，能夠與串聯(lián)電池組原有充電設(shè)備共同對(duì)電池進(jìn)行充電互不影響。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖2是實(shí)施例的均衡模塊的電路原理圖3是圖2中將測(cè)量電阻4用傳感器10替代的電路原理圖； 圖4是實(shí)施例的測(cè)控模塊的電路原理圖。圖中相應(yīng)圖號(hào)和名稱(chēng)為均衡模塊1、測(cè)控模塊2、PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3、 測(cè)量電阻4、恒流控制單元5、驅(qū)動(dòng)單元6、隔離控制單元7、差分運(yùn)放單元8、比較單元9、傳 感器10。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例1:
本實(shí)施例是本發(fā)明一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置的應(yīng)用實(shí)例。如圖1所 示，它依次連接的是其中均衡模塊1 與各個(gè)單體電池相連接，利用電池組的能量或外部 電源的能量為單體電池進(jìn)行充電；測(cè)控模塊2 與電池組及其中的各個(gè)單體電池相連接的， 測(cè)量并比較單體電池，判斷該單體電池是否需要補(bǔ)充能量并向所述均衡模塊1發(fā)送的起動(dòng) /停止信號(hào)。所述的均衡模塊1依次連接的有其一、PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3 用于 對(duì)單體電池進(jìn)行充電；其二、測(cè)量電阻4或傳感器10:用于測(cè)量輸出電流的；其三、恒流控 制單元5:對(duì)所述PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器的輸出進(jìn)行恒電流控制；其四、驅(qū)動(dòng)單元6 驅(qū)動(dòng)PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器中的開(kāi)關(guān)器件；其五、隔離控制單元7 接收上述測(cè)控模 塊2發(fā)送的起動(dòng)/停止信號(hào)的。所述的測(cè)控模塊2依次連接的有其一、差分運(yùn)放單元8 與 上述電池組兩端及單體電池連接，用于測(cè)量電池組和單體電池電壓；其二、比較單元9 由 比較器及運(yùn)放或可編程邏輯控制器件構(gòu)成的，并具有I/O輸出。所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一 直流變換器3采用隔離型，如反激型或正激型或半橋型或全橋型，所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一 直流變換器3輸入為串聯(lián)電池組的部分或全部電池電壓或外部電源，輸出為對(duì)應(yīng)的單體電 池。對(duì)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明如下本裝置包括與一個(gè)或更多(與單體電池?cái)?shù)目相關(guān)) 的，由隔離型的PWM開(kāi)關(guān)是直流一直流變換器3、測(cè)量電阻4或傳感器10、恒流控制單元5、 驅(qū)動(dòng)單元6和隔離控制單元7構(gòu)成的均衡模塊1 ；一個(gè)由差分運(yùn)放單元8和比較單元9構(gòu) 成的測(cè)控模塊2。以上組件之間的連接方式是本發(fā)明的均衡裝置由8個(gè)均衡模塊1和一 個(gè)測(cè)控模塊2構(gòu)成，其中的測(cè)控模塊2用導(dǎo)線連接到電池組以及各個(gè)電池兩端；均衡模塊 2的接法是均衡模塊的輸入接電池組的一部分或全部電壓(或外部其他電源)，輸出接至單 體電池兩端；測(cè)控模塊2的每個(gè)比較單元9的I/O輸出到對(duì)應(yīng)電池所連接的均衡模塊1的 隔離控制單元7。該實(shí)施例中均衡模塊1的工作原理
如圖2所示，本實(shí)施例以一個(gè)正激電路為例，作為隔離型的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3，串聯(lián)電池組的正負(fù)極接至正激電路的輸入側(cè)，對(duì)應(yīng)的單體電池的正負(fù)極接至正激電路 的輸出側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所接的單體電池補(bǔ)充能量；輸出部分連接有一個(gè)低阻值的電阻作為 測(cè)量電阻4或傳感器10，它用于測(cè)量輸出的電流大小，并將之轉(zhuǎn)換為電壓值，一般考慮到損 耗的因素，測(cè)量電阻4或傳感器10的阻值選擇應(yīng)使得流過(guò)的電流產(chǎn)生的功率不超過(guò)電阻所 能承受的上限，一般選擇測(cè)量電阻的阻值在0.005 Ω 1Ω之間；恒流控制單元5為一個(gè) PWM調(diào)制器，工作原理是由運(yùn)放將測(cè)量電阻4或傳感器10輸入的電壓值放大與電流給定 值一起輸入至誤差放大器，誤差放大器的輸出接至比較器，與三角波進(jìn)行比較，得到驅(qū)動(dòng)的 矩形脈沖。當(dāng)測(cè)量電阻4或傳感器10的電壓值升高時(shí)即電流實(shí)際輸出值高于設(shè)定值，其與 三角波的比較點(diǎn)升高，從而驅(qū)動(dòng)的矩形脈沖占空比減小，從而減小電流的實(shí)際輸出值，反之 亦然。故此恒流控制單元5保證隔離型的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3恒電流輸出；驅(qū) 動(dòng)單元6采用了一個(gè)隔離脈沖變壓器，其輸入端接比較器輸出的驅(qū)動(dòng)的矩形脈沖，輸出接 正激電路的開(kāi)關(guān)元件，使變壓器原副邊隔離；隔離控制單元7輸入端接測(cè)控模塊的比較單 元9對(duì)應(yīng)的I/O端口，使一個(gè)連接到恒流控制單元5的誤差放大器輸出端的MOS管受控，當(dāng) 接收到測(cè)控模塊2給出的高電平時(shí)，使恒流控制單元5的誤差放大器輸出端電位為低，即可 停止隔離型的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3輸出，當(dāng)接收到測(cè)控模塊2給出的低電平時(shí)， 則開(kāi)啟隔離型的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3輸出。該實(shí)施例中測(cè)控模塊2的工作原理
如圖3所示，本實(shí)施例是以模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)判斷單體電池電壓是否需要補(bǔ)充的功能 的。差分運(yùn)放單元8用了多個(gè)(數(shù)目為單體電池個(gè)數(shù)+1)個(gè)運(yùn)算放大器，接成如圖3中的形 式，實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池和電池組電壓的轉(zhuǎn)換。而比較單元9的每個(gè)比較器將差分運(yùn)放9的輸出 和差分運(yùn)放廣8的輸出進(jìn)行比較，每個(gè)比較器的輸出接到對(duì)應(yīng)電池連接的均衡模塊1的隔 離控制單元7，對(duì)各個(gè)均衡模塊1的啟動(dòng)和停止進(jìn)行控制。如圖3，差分運(yùn)放廣8的參數(shù)是 一致的，下面以單體電池Bl所連接的差分運(yùn)放1和比較器1的參數(shù)及電路功能進(jìn)行分析， 差分運(yùn)放2、和比較器2、的參數(shù)及功能與差分運(yùn)放1是一致的，判斷單體電池Bl電壓是 否需要補(bǔ)充的方法如下
假設(shè)單體電池電壓為Vx，電池組電池電壓為Vs，電池組共有電池η個(gè)(本例n=8)，R2/ Rl=Kl，R4/R3=K2。差分運(yùn)方單元8中，差分運(yùn)方1的輸出Vol=Kl*Vx，差分運(yùn)放9的輸出Vo9 =K2*Vs。設(shè)計(jì)Vol的范圍在運(yùn)算放大器輸出能力以?xún)?nèi)，本實(shí)施例取Vol等于運(yùn)算放大器輸 出上限的一半，假設(shè)為a，即Vol =a，即取值Kl =a/Vx;
設(shè)計(jì)Vo9等于或略高于Vol，本實(shí)施例以Vo9 = Vol = a為例分析。取值K2 = Kl/n, 則 Vo9 = Kl*Vs/n。比較單元9比較Vol和Vo9，當(dāng)Vol<Vo9，即Vx<Vs/n，即單體電池Bl電壓小于電池 組平均電壓，比較器輸出高電平，從而啟動(dòng)均衡，由Bl所連接的均衡模塊3開(kāi)始對(duì)單體電池 補(bǔ)充能量。當(dāng)Vol彡Vo9，即單體電池電壓不低于電池組平均電壓，比較器輸出低電平，從而 停止對(duì)單體電池補(bǔ)充能量。此外，在設(shè)置Vo9時(shí)，也可取值Vo9略大于a，使得單體電池電壓低于電池組平均值 一定量之后，再開(kāi)始對(duì)單體電池進(jìn)行補(bǔ)充。
7
同樣的，差分運(yùn)放2、和比較器2、所實(shí)現(xiàn)的功能與上述差分運(yùn)放1和比較器1 所實(shí)現(xiàn)的功能完全相同。判斷單體電池電壓是否需要補(bǔ)充的方法與上述完全相同。需要注意的是
在本實(shí)施例中，與單體電池電壓比較的預(yù)設(shè)值不限于上述所說(shuō)的電池組平均電壓，對(duì) 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都 應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。另外，均衡模塊1的輸入可以為串聯(lián)電池組的一部分或全部電池電壓，也可以是 外部的電源，均衡模塊1的輸出供給電壓低于預(yù)設(shè)值的單體電池，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，只要適合均衡模塊1輸入的電源都可以采用， 也不會(huì)影響本發(fā)明裝置的使用，因此所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的 保護(hù)范圍。最后，本發(fā)明裝置功能高度集成，可自行判斷單體電池電壓是否低于預(yù)設(shè)值，并根 據(jù)判斷結(jié)果對(duì)落后單體電池進(jìn)行能量補(bǔ)充。本發(fā)明裝置功能的另一個(gè)特點(diǎn)是補(bǔ)充的能量可 以選擇來(lái)自與整組的電池組，一方面消耗整組電池組的能量，另一方面對(duì)落后電池補(bǔ)充，能 迅速的均衡整組電池組的現(xiàn)有電量，有利于提高電池組使用壽命和效率。本發(fā)明的裝置采 用的是能量轉(zhuǎn)移的方式，效率高、損耗小，特別適用于中、大容量的電池構(gòu)成的電池組。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。盡管本文較多地使用了均衡模塊1、測(cè)控模塊2、PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3、 測(cè)量電阻4、恒流控制單元5、驅(qū)動(dòng)單元6、隔離控制單元7、差分運(yùn)放單元8、比較單元9、傳 感器10等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描 述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。實(shí)施例2:
本實(shí)施例是本發(fā)明一種利用能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移式 電池組均衡判斷及補(bǔ)充的方法的實(shí)施例。其步驟為步驟5. 1、由測(cè)控模塊2中的差分運(yùn)放 單元8測(cè)量該差分運(yùn)方單元8連接的串聯(lián)電池組總電壓及每個(gè)單體電池電壓；步驟5. 2、由 測(cè)控模塊2中的差分運(yùn)放單元8根據(jù)步驟5. 1中所測(cè)量的串聯(lián)電池組總電壓及每個(gè)單體電 池電壓計(jì)算串聯(lián)電池組電池的平均電壓；步驟5. 3、由測(cè)控模塊2中的比較單元9比較單體 電池電壓與電池組平均電壓的大小，并根據(jù)其比較結(jié)果，向上述隔離控制單元7發(fā)送起動(dòng)/ 停止信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟5. 4或步驟5. 5 ；步驟5. 4、單體電池電壓低于電池組平均電壓 后，則通過(guò)I/O啟動(dòng)均衡模塊1，從而補(bǔ)充單體電池能量，使單體電池電壓趨近于電池組平 均電壓，并返回執(zhí)行步驟5. 3;步驟5. 5、單體電池電壓高于或等于電池組平均電壓，則通過(guò) I/O停止均衡模塊1，不再對(duì)單體電池補(bǔ)充能量并返回執(zhí)行步驟5. 3。所述的步驟5. 4中，補(bǔ) 充單體電池能量即對(duì)單體電池進(jìn)行充電的具體步驟如下步驟6. 1、如均衡模塊1中的隔離 控制單元7收到了測(cè)控模塊2中的比較單元9發(fā)出的起動(dòng)信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟6. 2，如接 受到停止信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟6. 3 ；步驟6. 2、均衡模塊1中隔離控制單元7將起動(dòng)信號(hào) 轉(zhuǎn)化為均衡模塊1識(shí)別的電信號(hào)，輸入到恒流控制單元5，恒流控制單元5控制PWM開(kāi)關(guān)式 直流一直流變換器3進(jìn)行充電；步驟6. 3、均衡模塊1中隔離控制單元7將停止信號(hào)轉(zhuǎn)化為均衡模塊1別的電信號(hào)，輸入到恒流控制單元5，恒流控制單元5控制PWM開(kāi)關(guān)式直流一 直流變換器3停止充電。所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器3對(duì)單體電池充電電流大小 是串聯(lián)電池組額定充電電流大小的10% 50% 。
本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，其特征在于，包括依次連接的均衡模塊(1)與各個(gè)單體電池相連接，利用電池組的能量或外部電源的能量為單體電池進(jìn)行充電；測(cè)控模塊(2)與電池組及其中的各個(gè)單體電池相連接的，測(cè)量并比較單體電池，判斷該單體電池是否需要補(bǔ)充能量并向所述均衡模塊(1)發(fā)送的起動(dòng)/停止信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，其特征在于， 所述的均衡模塊(1)包括依次連接的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器(3)用于對(duì)單體電池進(jìn)行充電；測(cè)量電阻(4)或傳感器(10)用于測(cè)量輸出電流的；恒流控制單元(5)對(duì)所述PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器的輸出進(jìn)行恒電流控制；驅(qū)動(dòng)單元(6)驅(qū)動(dòng)PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器中的開(kāi)關(guān)器件；隔離控制單元(7)接收上述測(cè)控模塊(2)發(fā)送的起動(dòng)/停止信號(hào)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，其特征在于， 所述的測(cè)控模塊(2)包括依次連接的差分運(yùn)放單元(8):與上述電池組兩端及單體電池連接，用于測(cè)量電池組和單體電池電壓；比較單元(9)由比較器及運(yùn)放或可編程邏輯控制器件構(gòu)成的，并具有I/O輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置，其特征在于， 所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器(3)采用隔離型，如反激型或正激型或半橋型或全橋 型，所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器(3)輸入為串聯(lián)電池組的部分或全部電池電壓或 外部電源，輸出為對(duì)應(yīng)的單體電池。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充的方法，其 特征在于，包括以下步驟步驟5. 1、由測(cè)控模塊(2)中的差分運(yùn)放單元(8)測(cè)量該差分運(yùn)方單元(8)連接的串聯(lián) 電池組總電壓及每個(gè)單體電池電壓；步驟5. 2、由測(cè)控模塊(2)中的差分運(yùn)放單元(8)根據(jù)步驟5. 1中所測(cè)量的串聯(lián)電池組 總電壓及每個(gè)單體電池電壓計(jì)算串聯(lián)電池組電池的平均電壓；步驟5. 3、由測(cè)控模塊(2)中的比較單元(9)比較單體電池電壓與電池組平均電壓的大 小，并根據(jù)其比較結(jié)果，向上述隔離控制單元(7 )發(fā)送起動(dòng)/停止信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟5. 4 或步驟5. 5 ；步驟5. 4、單體電池電壓低于電池組平均電壓后，則通過(guò)I/O啟動(dòng)均衡模塊(1)，從而補(bǔ) 充單體電池能量，使單體電池電壓趨近于電池組平均電壓，并返回執(zhí)行步驟5. 3 ；步驟5. 5、單體電池電壓高于或等于電池組平均電壓，則通過(guò)I/O停止均衡模塊(1)，不 再對(duì)單體電池補(bǔ)充能量并返回執(zhí)行步驟5. 3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置進(jìn)行能量 轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充的方法，其特征在于，所述的步驟5. 4中，補(bǔ)充單體電池能 量即對(duì)單體電池進(jìn)行充電的具體步驟如下步驟6. 1、如均衡模塊(1)中的隔離控制單元(7)收到了測(cè)控模塊(2)中的比較單元(9) 發(fā)出的起動(dòng)信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟6. 2，如接受到停止信號(hào)，即選擇執(zhí)行步驟6. 3 ；步驟6. 2、均衡模塊(1)中隔離控制單元(7)將起動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為均衡模塊(1)識(shí)別的 電信號(hào)，輸入到恒流控制單元(5 )，恒流控制單元(5 )控制PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器(3 ) 進(jìn)行充電；步驟6. 3、均衡模塊(1)中隔離控制單元(7)將停止信號(hào)轉(zhuǎn)化為均衡模塊(1)識(shí)別的 電信號(hào)，輸入到恒流控制單元(5)，恒流控制單元(5)控制PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器(3) 停止充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置進(jìn)行能量 轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充的方法，其特征在于，所述的PWM開(kāi)關(guān)式直流一直流變換器 (3)對(duì)單體電池充電電流大小是串聯(lián)電池組額定充電電流大小的10% 50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)移式電池組均衡判斷及補(bǔ)充裝置及其方法，主要用于工業(yè)中使用眾多電池串聯(lián)使用的場(chǎng)合。裝置包括依次連接的均衡模塊,它與各個(gè)單體電池相連接，利用電池組的能量或外部電源的能量為單體電池進(jìn)行充電；還有測(cè)控模塊,它與電池組及其中的各個(gè)單體電池相連接的，測(cè)量并比較單體電池。其方法包括測(cè)控串聯(lián)電池組總電壓及每個(gè)單體電池電壓、計(jì)算串聯(lián)電池組電池的平均電壓、發(fā)送起動(dòng)/停止信號(hào)、使單體電池電壓趨近于電池組平均電壓等步驟。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于具有保障串聯(lián)電池組在使用過(guò)程中單體電池電壓均衡的功能，并且均衡采用能量轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行，損耗小，有利于應(yīng)用于中等或大容量的電池組。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101976866SQ20101051079
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月17日
發(fā)明者洪敏 , 蔣煒, 陳立劍 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所