一種均衡鋰電池組及其均衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種均衡鋰電池組及其均衡方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由多個(gè)單體電池串并聯(lián)組成的電池組在經(jīng)過長時(shí)間充放使用后，其內(nèi)部各單體電池間會(huì)出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象。例如，充電時(shí)，部分單體電池已經(jīng)充電完畢，但部分單體電池還沒充好，這樣一來，先充電完畢的單體電池會(huì)被過充。放電時(shí)，部分單體電池已經(jīng)放電完畢，但部分單體電池還沒放電結(jié)束，這樣一來，先放電完畢的單體電池會(huì)被過放。過充過放會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞電池組的壽命，造成電池組提早失效。因此需要采取措施對電池組做均衡來消除不均衡現(xiàn)象。常用的均衡法有通過電路實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)均衡法和被動(dòng)均衡法。被動(dòng)均衡法是通過電路將電壓高的單體電池接通一個(gè)負(fù)載電阻來對它進(jìn)行放電，通過比較電路來判斷其電壓是否與其他單體電池的電壓相同，如果相同就停止放電，被動(dòng)均衡法的缺點(diǎn)是消耗了單體電池的能量，產(chǎn)生熱量，均衡時(shí)間長。主動(dòng)均衡法是指在充放電時(shí)，不把電壓較高的電池能量通過電阻消耗掉，而是將其能量傳遞到電壓較低的電池，從而實(shí)現(xiàn)鋰電池組的均衡充放電；主動(dòng)均衡電路復(fù)雜，不能同時(shí)對所有的電池進(jìn)行均衡，可靠性有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的主要是為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種均衡鋰電池組及其均衡方法。
[0004]本發(fā)明一種均衡鋰電池組包括一組單節(jié)鋰電池單元、均衡單元、正負(fù)輸出電極和總電控輸出開關(guān)，所述一組單節(jié)鋰電池單元之間并聯(lián)連接，所述正負(fù)輸出電極通過總電控輸出開關(guān)與上述并聯(lián)的一組單節(jié)鋰電池單元兩極電連接，所述單節(jié)鋰電池單元包括單體鋰電池、電控通斷開關(guān)和電壓傳感器，所述電控通斷開關(guān)控制單體鋰電池并入或者斷開到并聯(lián)電路，所述電壓傳感器監(jiān)測單體鋰電池的電壓值，所述均衡單元包括模擬量輸入模塊、微型處理器和開關(guān)量輸出模塊，所述電壓傳感器通過模擬量輸入模塊與微型處理器通訊相連，所述微型處理器通過開關(guān)量輸出模塊分別控制一組單節(jié)鋰電池單元電控通斷開關(guān)和總電控輸出開關(guān)的開和關(guān)。
[0005]還有充電單元，所述充電單元通過充電電控開關(guān)與一組單節(jié)鋰電池單元兩極電連接，且微型處理器通過開關(guān)量輸出模塊控制充電電控開關(guān)的通斷。
[0006]所述微型處理器是單片機(jī)。
[0007]—種均衡鋰電池組的電池組均衡方法，充電時(shí)，一組單節(jié)鋰電池單元的電壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測單體鋰電池的電壓值，并通過模擬量輸入模塊傳輸給微型處理器，微型處理器根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通過開關(guān)量輸出模塊控制電控通斷開關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)讓電壓低的單體鋰電池優(yōu)先充電，當(dāng)各個(gè)單體鋰電池的電壓值趨于相等時(shí)，各個(gè)單體鋰電池同時(shí)充電，直至充電完成；
[0008]放電時(shí)，一組單節(jié)鋰電池單元的電壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測單體鋰電池的電壓值，并通過模擬量輸入模塊傳輸給微型處理器，微型處理器根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通過開關(guān)量輸出模塊控制電控通斷開關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)電壓高的單體鋰電池優(yōu)先放電，當(dāng)各個(gè)單體鋰電池的電壓值趨于相等時(shí)，各個(gè)單體鋰電池同時(shí)放電；
[0009]異常時(shí)，微型處理器監(jiān)測到單體鋰電池的電壓值出現(xiàn)過高或過低異常，微型處理器通過開關(guān)量輸出模塊控制總電控輸出開關(guān)斷開。
[0010]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明提供一種均衡鋰電池組及其均衡方法，克服現(xiàn)有技術(shù)方案中存在的不足，采用智能化的微型芯片處理鋰電池的均衡問題，大大提高了鋰電池組供電的穩(wěn)定性，延長了鋰電池組的使用壽命，具有很好的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、單體鋰電池;2、正負(fù)輸出電極;3、總電控輸出開關(guān);4、電控通斷開關(guān);5、電壓傳感器;6、模擬量輸入模塊;7、微型處理器;8、開關(guān)量輸出模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明一種均衡鋰電池組包括一組單節(jié)鋰電池單元、均衡單元、正負(fù)輸出電極2和總電控輸出開關(guān)3，所述一組單節(jié)鋰電池單元之間并聯(lián)連接，所述正負(fù)輸出電極2通過總電控輸出開關(guān)3與上述并聯(lián)的一組單節(jié)鋰電池單元兩極電連接，所述單節(jié)鋰電池單元包括單體鋰電池1、電控通斷開關(guān)4和電壓傳感器5，所述電控通斷開關(guān)4控制單體鋰電池I并入或者斷開到并聯(lián)電路，所述電壓傳感器5監(jiān)測單體鋰電池I的電壓值，所述均衡單元包括模擬量輸入模塊6、微型處理器7和開關(guān)量輸出模塊8，所述電壓傳感器5通過模擬量輸入模塊6與微型處理器7通訊相連，所述微型處理器7通過開關(guān)量輸出模塊8分別控制一組單節(jié)鋰電池單元電控通斷開關(guān)4和總電控輸出開關(guān)3的開和關(guān)。
[0015]還有充電單元，所述充電單元通過充電電控開關(guān)與一組單節(jié)鋰電池單元兩極電連接，且微型處理器7通過開關(guān)量輸出模塊8控制充電電控開關(guān)的通斷。
[0016]所述微型處理器7是單片機(jī)。
[0017]—種均衡鋰電池組的電池組均衡方法，充電時(shí)，一組單節(jié)鋰電池單元的電壓傳感器5實(shí)時(shí)監(jiān)測單體鋰電池I的電壓值，并通過模擬量輸入模塊6傳輸給微型處理器7，微型處理器7根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通過開關(guān)量輸出模塊8控制電控通斷開關(guān)4的通斷，實(shí)現(xiàn)讓電壓低的單體鋰電池I優(yōu)先充電，當(dāng)各個(gè)單體鋰電池I的電壓值趨于相等時(shí)，各個(gè)單體鋰電池I同時(shí)充電，直至充電完成；
[0018]放電時(shí)，一組單節(jié)鋰電池單元的電壓傳感器5實(shí)時(shí)監(jiān)測單體鋰電池I的電壓值，并通過模擬量輸入模塊6傳輸給微型處理器7，微型處理器7根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通過開關(guān)量輸出模塊8控制電控通斷開關(guān)4的通斷，實(shí)現(xiàn)電壓高的單體鋰電池I優(yōu)先放電，當(dāng)各個(gè)單體鋰電池I的電壓值趨于相等時(shí)，各個(gè)單體鋰電池I同時(shí)放電；
[0019]異常時(shí)，微型處理器7監(jiān)測到單體鋰電池I的電壓值出現(xiàn)過高或過低異常，微型處理器7通過開關(guān)量輸出模塊8控制總電控輸出開關(guān)3斷開。
[0020]工作原理:本發(fā)明的鋰電池均衡采用的是主動(dòng)電壓均衡的原理，使各單體電池的當(dāng)前電壓趨于一致，為實(shí)現(xiàn)在充放電時(shí)，單體鋰電池的電壓趨于一致，采用高精度的電壓傳感器實(shí)時(shí)對單體鋰電池進(jìn)行電壓監(jiān)控，并通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對各個(gè)開關(guān)的實(shí)現(xiàn)通斷，來達(dá)到充電時(shí)，低壓單體鋰電池優(yōu)先充電；放電，高壓單體鋰電池優(yōu)先放電的目的，最終使鋰電池組內(nèi)各個(gè)單體鋰電池電壓處于一個(gè)相對平衡的狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種均衡鋰電池組，其特征在于它包括一組單節(jié)鋰電池單元、均衡單元、正負(fù)輸出電極(2)和總電控輸出開關(guān)(3)，所述一組單節(jié)鋰電池單元之間并聯(lián)連接，所述正負(fù)輸出電極(2)通過總電控輸出開關(guān)(3)與上述并聯(lián)的一組單節(jié)鋰電池單元兩極電連接，所述單節(jié)鋰電池單元包括單體鋰電池(I)、電控通斷開關(guān)(4)和電壓傳感器(5)，所述電控通斷開關(guān)(4)控制單體鋰電池(I)并入或者斷開到并聯(lián)電路，所述電壓傳感器(5)監(jiān)測單體鋰電池(I)的電壓值，所述均衡單元包括模擬量輸入模塊(6)、微型處理器(7)和開關(guān)量輸出模塊(8)，所述電壓傳感器(5)通過模擬量輸入模塊(6)與微型處理器(7)通訊相連，所述微型處理器(7)通過開關(guān)量輸出模塊(8)分別控制一組單節(jié)鋰電池單元電控通斷開關(guān)(4)和總電控輸出開關(guān)(3)的開和關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種均衡鋰電池組，其特征在于還有充電單元，所述充電單元通過充電電控開關(guān)與一組單節(jié)鋰電池單元兩極電連接，且微型處理器(7)通過開關(guān)量輸出模塊(8)控制充電電控開關(guān)的通斷。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種均衡鋰電池組，其特征在于所述微型處理器(7)是單片機(jī)。4.一種均衡鋰電池組的電池組均衡方法，其特征在于: 充電時(shí)，一組單節(jié)鋰電池單元的電壓傳感器(5)實(shí)時(shí)監(jiān)測單體鋰電池(I)的電壓值，并通過模擬量輸入模塊(6)傳輸給微型處理器(7)，微型處理器(7)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通過開關(guān)量輸出模塊(8)控制電控通斷開關(guān)(4)的通斷，實(shí)現(xiàn)讓電壓低的單體鋰電池(I)優(yōu)先充電，當(dāng)各個(gè)單體鋰電池(I)的電壓值趨于相等時(shí)，各個(gè)單體鋰電池(I)同時(shí)充電，直至充電完成；放電時(shí)，一組單節(jié)鋰電池單元的電壓傳感器(5)實(shí)時(shí)監(jiān)測單體鋰電池(I)的電壓值，并通過模擬量輸入模塊(6)傳輸給微型處理器(7)，微型處理器(7)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通過開關(guān)量輸出模塊(8)控制電控通斷開關(guān)(4)的通斷，實(shí)現(xiàn)電壓高的單體鋰電池(I)優(yōu)先放電，當(dāng)各個(gè)單體鋰電池(I)的電壓值趨于相等時(shí)，各個(gè)單體鋰電池(I)同時(shí)放電； 異常時(shí)，微型處理器(7)監(jiān)測到單體鋰電池(I)的電壓值出現(xiàn)過高或過低異常，微型處理器(7)通過開關(guān)量輸出模塊(8)控制總電控輸出開關(guān)(3)斷開。
【專利摘要】一種均衡鋰電池組及其均衡方法，涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，它包括一組單節(jié)鋰電池單元、均衡單元、正負(fù)輸出電極(2)和總電控輸出開關(guān)(3)，所述一組單節(jié)鋰電池單元之間并聯(lián)連接，所述正負(fù)輸出電極(2)通過總電控輸出開關(guān)(3)與上述并聯(lián)的一組單節(jié)鋰電池單元兩極電連接，所述單節(jié)鋰電池單元包括單體鋰電池(1)、電控通斷開關(guān)(4)和電壓傳感器(5)，所述電控通斷開關(guān)(4)控制單體鋰電池(1)并入或者斷開到并聯(lián)電路；本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)方案中存在的不足，采用智能化的微型芯片處理鋰電池的均衡問題，大大提高了鋰電池組供電的穩(wěn)定性，延長了鋰電池組的使用壽命，具有很好的實(shí)用價(jià)值。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN105576767
【申請?zhí)枴緾N201610096485
【發(fā)明人】冉檸愷
【申請人】冉檸愷
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月18日