雙向均衡電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開雙向均衡電路，包括：均衡開關(guān)陣列一一對應(yīng)分別連接于多個(gè)單體電池，微控制單元對多個(gè)單體電池進(jìn)行采樣，并計(jì)算得到平均電壓，并計(jì)算多個(gè)單體電池的最高電壓和最低電壓分別與平均電壓的差的絕對值以得到高差值和低差值，比較高差值和低差值的大小，在高差值大于低差值的情況下，微控制單元驅(qū)動(dòng)被動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制均衡開關(guān)陣列中最高電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，被動(dòng)均衡電路連通于最高電壓對應(yīng)的單體電池；在高差值小于低差值的情況下，微控單元驅(qū)動(dòng)主動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制均衡開關(guān)陣列中最低電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，主動(dòng)均衡電路連通于最低電壓對應(yīng)的單體電池。該雙向均衡電路實(shí)現(xiàn)了電路電池的高低電壓的雙向均衡。
【專利說明】
雙向均衡電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及雙向均衡電路。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，鋰電池組在電動(dòng)汽車、儲能等方面的應(yīng)用越來越廣泛。鋰電池組在使用時(shí)，常常通過單節(jié)電池進(jìn)行串并聯(lián)，以增加電池電壓與容量，達(dá)到實(shí)際使用需求。由于鋰電池單體在制造時(shí)的微小差別，導(dǎo)致鋰電池組在實(shí)際使用過程中的不一致性會逐漸增大，如果不及時(shí)進(jìn)行均衡處理，不斷增大的不一致性會導(dǎo)致鋰電池組的壽命提前終結(jié)。
[0003]電池組的均衡裝置是通過外部電路使得電池單體的一致性差異能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，改善電池組的一致性，使電池組達(dá)到均衡狀態(tài)。目前均衡最常見的方式是在每節(jié)單體電池兩端并聯(lián)一個(gè)功率電阻和開關(guān)，當(dāng)某節(jié)電池電壓較高時(shí)，吸合開關(guān)，通過功率電阻消耗部分電池能量，維持整個(gè)電池組的均衡狀態(tài)。這種方式一方面需要和電池單節(jié)電池一樣數(shù)目的功率電阻，體積較大，另一方面無法對電量較低的電池進(jìn)行補(bǔ)電，均衡效率不高。
[0004]那么亟需設(shè)計(jì)一種雙向均衡電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種雙向均衡電路，該雙向均衡電路克服了現(xiàn)有技術(shù)中的沒有雙向均衡電路，均衡較單一的問題，實(shí)現(xiàn)了電路電池的高低電壓的雙向均衡。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種雙向均衡電路，該雙向均衡電路包括:微控制單元、均衡開關(guān)陣列、被動(dòng)均衡電路和主動(dòng)均衡電路，所述微控制單元被配置成分別連接于均衡開關(guān)陣列、被動(dòng)均衡電路、主動(dòng)均衡電路和多個(gè)單體電池，所述均衡開關(guān)陣列一一對應(yīng)分別連接于多個(gè)單體電池，所述微控制單元對多個(gè)單體電池進(jìn)行采樣，并計(jì)算得到平均電壓，并計(jì)算多個(gè)單體電池的最高電壓和最低電壓分別與平均電壓的差的絕對值以得到高差值和低差值，比較高差值和低差值的大小，在高差值大于低差值的情況下，所述微控制單元驅(qū)動(dòng)被動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制所述均衡開關(guān)陣列中最高電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，所述被動(dòng)均衡電路連通于所述最高電壓對應(yīng)的單體電池;在高差值小于低差值的情況下，所述微控單元驅(qū)動(dòng)主動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制所述均衡開關(guān)陣列中最低電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，所述主動(dòng)均衡電路連通于所述最低電壓對應(yīng)的單體電池。
[0007]優(yōu)選地，所述被動(dòng)均衡電路包括:功率電阻和放電切換開關(guān)，所述功率電阻電連接于所述放電切換開關(guān)的一端，所述放電切換開關(guān)的另一端電連接于所述均衡開關(guān)陣列。
[0008]優(yōu)選地，所述放電切換開關(guān)被配置成電連接于所述微控制單元，以實(shí)現(xiàn)閉合或斷開。
[0009]優(yōu)選地，所述均衡開關(guān)陣列包括:多個(gè)均衡開關(guān)，多個(gè)所述單體電池相互串聯(lián)形成串聯(lián)電池組，且多個(gè)所述均衡開關(guān)的第一端連接于相鄰兩個(gè)所述單體電池之間，且在所述串聯(lián)電池組的兩端也分別連接于所述均衡開關(guān)的第一端，所述均衡開關(guān)的第二端連接于所述放電切換開關(guān)和補(bǔ)電切換開關(guān)。
[0010]優(yōu)選地，所述主動(dòng)均衡電路包括:隔離D⑶C和補(bǔ)電切換開關(guān)，所述隔離D⑶C的一端連接于低壓直流電源，另一端連接于所述補(bǔ)電切換開關(guān)的一端，所述補(bǔ)電切換開關(guān)的另一端連接于所述均衡開關(guān)陣列。
[0011]優(yōu)選地，所述補(bǔ)電切換開關(guān)包括:第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)，所述第一切換開關(guān)和所述第二切換開關(guān)反向連接于所述均衡開關(guān)陣列。
[0012]通過上述實(shí)施方式，本發(fā)明可以對電量高的電池進(jìn)行放電，也可以對電量低的電池進(jìn)行補(bǔ)電，大大提升了均衡效率。采用開關(guān)陣列作為均衡的切換器件，每個(gè)鋰電池組所需的功率電阻由原來的十幾個(gè)變?yōu)橐粋€(gè)，降低了均衡電路的成本與體積。
[0013]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0014]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0015]圖1是說明本發(fā)明的一種雙向均衡電路的電路圖。
[0016]附圖標(biāo)記說明
[0017]I均衡開關(guān)陣列 2放電切換開關(guān)
[0018]3第一切換開關(guān) 4隔離DCDC
[0019]5第二切換開關(guān)
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明提供一種雙向均衡電路，該雙向均衡電路包括:微控制單元、均衡開關(guān)陣列
1、被動(dòng)均衡電路和主動(dòng)均衡電路，所述微控制單元被配置成分別連接于均衡開關(guān)陣列1、被動(dòng)均衡電路、主動(dòng)均衡電路和多個(gè)單體電池，所述均衡開關(guān)陣列I一一對應(yīng)分別連接于多個(gè)單體電池，所述微控制單元對多個(gè)單體電池進(jìn)行采樣，并計(jì)算得到平均電壓，并計(jì)算多個(gè)單體電池的最高電壓和最低電壓分別與平均電壓的差的絕對值以得到高差值和低差值，比較高差值和低差值的大小，在高差值大于低差值的情況下，所述微控制單元驅(qū)動(dòng)被動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制所述均衡開關(guān)陣列I中最高電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，所述被動(dòng)均衡電路連通于所述最高電壓對應(yīng)的單體電池;在高差值小于低差值的情況下，所述微控單元驅(qū)動(dòng)主動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制所述均衡開關(guān)陣列I中最低電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，所述主動(dòng)均衡電路連通于所述最低電壓對應(yīng)的單體電池。
[0022]通過上述的實(shí)施方式，本發(fā)明采用開關(guān)陣列作為均衡的切換器件，每個(gè)鋰電池組所需的功率電阻由原來的十幾個(gè)變?yōu)橐粋€(gè)，降低了均衡電路的成本與體積。且將被動(dòng)均衡電路與主動(dòng)均衡電路結(jié)合，可以對電量高的電池進(jìn)行放電，也可以對電量低的電池進(jìn)行補(bǔ)電，大大提升了均衡效率。
[0023]以下結(jié)合附圖1對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，在本發(fā)明中，為了提高本發(fā)明的適用范圍，特別使用下述的【具體實(shí)施方式】來實(shí)現(xiàn)。
[0024]在本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】中，所述被動(dòng)均衡電路可以包括:功率電阻和放電切換開關(guān)2，所述功率電阻電連接于所述放電切換開關(guān)2的一端，所述放電切換開關(guān)2的另一端電連接于所述均衡開關(guān)陣列I。當(dāng)放電切換開關(guān)2開啟后，可以通過功率電阻對單體電壓高的電池進(jìn)行放電。
[0025]在該種實(shí)施方式中，所述放電切換開關(guān)2被配置成電連接于所述微控制單元，以實(shí)現(xiàn)閉合或斷開。
[0026]在本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】中，所述均衡開關(guān)陣列I可以包括:多個(gè)均衡開關(guān)，多個(gè)所述單體電池相互串聯(lián)形成串聯(lián)電池組，且多個(gè)所述均衡開關(guān)的第一端連接于相鄰兩個(gè)所述單體電池之間，且在所述串聯(lián)電池組的兩端也分別連接于所述均衡開關(guān)的第一端，所述均衡開關(guān)的第二端連接于所述放電切換開關(guān)2和補(bǔ)電切換開關(guān)。
[0027]均衡開關(guān)陣列I將多個(gè)開關(guān)器件串聯(lián)在均衡電路與電池之間，通過對每節(jié)單體電池兩端的開關(guān)進(jìn)行控制，可以開啟或關(guān)閉均衡，達(dá)到精確控制的目的。
[0028]在該種實(shí)施方式中，所述主動(dòng)均衡電路可以包括:隔離DCDC4和補(bǔ)電切換開關(guān)，所述隔離DCDC4的一端連接于低壓直流電源，另一端連接于所述補(bǔ)電切換開關(guān)的一端，所述補(bǔ)電切換開關(guān)的另一端連接于所述均衡開關(guān)陣列I。當(dāng)補(bǔ)電切換開關(guān)開啟后，外部電源通過DCDC對單體電壓較低的電池進(jìn)行補(bǔ)電。
[0029]在該種實(shí)施方式中，所述補(bǔ)電切換開關(guān)可以包括:第一切換開關(guān)3和第二切換開關(guān)5，所述第一切換開關(guān)3和所述第二切換開關(guān)5反向連接于所述均衡開關(guān)陣列I。這樣通過被動(dòng)均衡電路與主動(dòng)均衡電路的交替切換，最終改善整個(gè)電池組的一致性，使整個(gè)電池組達(dá)到均衡狀態(tài)。
[0030]如圖1所示，MCU (微控制單元)遍歷電池組單體電壓，計(jì)算電池組平均電壓，并與電池組最低電壓與最高電壓比較，當(dāng)最高電壓高于平均電壓更多，此時(shí)開啟被動(dòng)均衡，MCU控制放電切換開關(guān)2U1以及最高電壓單體電池對應(yīng)的均衡開關(guān)U5開啟，這樣通過功率電阻對其進(jìn)行放電。
[0031]當(dāng)電池組單體最低電壓低于平均電壓更多，此時(shí)開啟補(bǔ)電式主動(dòng)均衡方案。假設(shè)該節(jié)電池為BI，此時(shí)MCU控制補(bǔ)電切換開關(guān)U2(第一切換開關(guān)3)開啟，同時(shí)BI兩端的均衡開關(guān)開啟，這樣外部低壓直流電源通過隔離DCDC4 U4為BI節(jié)電池進(jìn)行補(bǔ)電。若此時(shí)最低節(jié)電池電壓為B2，則MCU控制補(bǔ)電切換開關(guān)U3(第二切換開關(guān)5)開啟，同時(shí)B2電池兩端的均衡開啟，這樣外部低壓直流電源通過隔離DCDC4 U4為BI節(jié)電池進(jìn)行補(bǔ)電。補(bǔ)電切換開關(guān)U2和U3的開啟主要依據(jù)電池組中最低單體電池電壓所處的位置，若為在電池組終的位置為奇數(shù)(如則、83。。)，則開啟補(bǔ)電切換開關(guān)1]2，若為在電池組終的位置為偶數(shù)(如82、84。。)，則開啟補(bǔ)電切換開關(guān)U3，這樣防止DCDC(直流轉(zhuǎn)直流，本發(fā)明中為12V改為1A/3.7V)輸出端反接，損害電池。
[0032]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0034]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙向均衡電路，其特征在于，該雙向均衡電路包括:微控制單元、均衡開關(guān)陣列(I)、被動(dòng)均衡電路和主動(dòng)均衡電路，所述微控制單元被配置成分別連接于均衡開關(guān)陣列(I)、被動(dòng)均衡電路、主動(dòng)均衡電路和多個(gè)單體電池，所述均衡開關(guān)陣列(I)一一對應(yīng)分別連接于多個(gè)單體電池，所述微控制單元對多個(gè)單體電池進(jìn)行采樣，并計(jì)算得到平均電壓，并計(jì)算多個(gè)單體電池的最高電壓和最低電壓分別與平均電壓的差的絕對值以得到高差值和低差值，比較高差值和低差值的大小，在高差值大于低差值的情況下，所述微控制單元驅(qū)動(dòng)被動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制所述均衡開關(guān)陣列(I)中最高電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，所述被動(dòng)均衡電路連通于所述最高電壓對應(yīng)的單體電池;在高差值小于低差值的情況下，所述微控單元驅(qū)動(dòng)主動(dòng)均衡電路啟動(dòng)，且控制所述均衡開關(guān)陣列(I)中最低電壓對應(yīng)的開關(guān)開啟，所述主動(dòng)均衡電路連通于所述最低電壓對應(yīng)的單體電池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向均衡電路，其特征在于，所述被動(dòng)均衡電路包括:功率電阻和放電切換開關(guān)(2)，所述功率電阻電連接于所述放電切換開關(guān)(2)的一端，所述放電切換開關(guān)(2)的另一端電連接于所述均衡開關(guān)陣列(I)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向均衡電路，其特征在于，所述放電切換開關(guān)(2)被配置成電連接于所述微控制單元，以實(shí)現(xiàn)閉合或斷開。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向均衡電路，其特征在于，所述均衡開關(guān)陣列(I)包括:多個(gè)均衡開關(guān)，多個(gè)所述單體電池相互串聯(lián)形成串聯(lián)電池組，且多個(gè)所述均衡開關(guān)的第一端連接于相鄰兩個(gè)所述單體電池之間，且在所述串聯(lián)電池組的兩端也分別連接于所述均衡開關(guān)的第一端，所述均衡開關(guān)的第二端連接于所述放電切換開關(guān)(2)和補(bǔ)電切換開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向均衡電路，其特征在于，所述主動(dòng)均衡電路包括:隔離DCDC(4)和補(bǔ)電切換開關(guān)，所述隔離DCDC(4)的一端連接于低壓直流電源，另一端連接于所述補(bǔ)電切換開關(guān)的一端，所述補(bǔ)電切換開關(guān)的另一端連接于所述均衡開關(guān)陣列(I)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向均衡電路，其特征在于，所述補(bǔ)電切換開關(guān)包括:第一切換開關(guān)(3)和第二切換開關(guān)(5)，所述第一切換開關(guān)(3)和所述第二切換開關(guān)(5)反向連接于所述均衡開關(guān)陣列(I)。
【文檔編號】H02J7/00GK105896656SQ201610243493
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】劉新天, 何耀, 吉祥, 曾國建, 鄭昕昕
【申請人】安徽銳能科技有限公司