CN101145625A

CN101145625A - 串联电池组均衡充放电方法及电路

Info

Publication number: CN101145625A
Application number: CNA2007100256234A
Authority: CN
Inventors: 何茂彬; 王建国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2008-03-19

Abstract

串联电池组均衡充放电方法及电路，其特征是对于i个单节电池串联的电池组，取电池组的串联总电压，在经逆变和转换后形成i个性能相同且相互独立输出的直流电压源，以所述i个直流电压源一一对应地作为i个电池实现相互均衡充电的均衡电压，均衡电压的加入是在电池组呈开路、或充电、或放电的任意状态下。本发明利用串联电池组自身的可用能量，使串联电池组在充电和放电过程中能保持各单节电池端电压的均衡一致，从而延长电池组的工作寿命，整个过程无需对各单节电池端电压进行测量和比较。

Description

串联电池组均衡充放电方法及电路

技术领域：

本发明涉及一种在串联方式工作的电池组中实现各单节电池之间能量转移的方法及电路。

背景技术：

电池储存的电能作为一种可通过可再生能源获得的能量具有广泛的用途，在大多数应用条件下，均通过对电池的串联获得所需要的工作电压。由于制造和使用过程中单节电池之间的微小差异会导致串联工作的电池组中的部分电池性能恶化，特别是在电池使用寿命后期，性能差的电池在充电时快速充满，放电时很快放完。这种情况下，严重影响电池组的性能和工作寿命。因此，人们提出许多方法减轻这些差异的影响，但因方法较为复杂，且成本高，以致没有获得广泛的应用。

专利CN1667909(申请号200510038762.1)提出一种不用对每一单节电池电压进行精确测量而又能实现充电均衡的方法和电路，但此专利仅在充电过程中通过泄放能量高的单节电池能量实现端电压均衡一致，在实际放电过程及放电后存放的使用中，此方法没有实际意义，不能提高串联电池组的可利用能量。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种更为简单的串联电池组均衡充放电方法及电路，通过利用串联电池组自身的可用能量，使串联电池组在充电和放电过程中均能保持各单节电池端电压的均衡一致，从而延长电池组的工作寿命，整个过程无需对各单节电池端电压进行测量和比较。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明串联电池组均衡充放电方法，其特征是对于i个单节电池串联的电池组，取电池组的串联总电压，在经逆变和转换后形成i个性能相同且相互独立输出的直流电压源，以所述i个直流电压源一一对应地作为i个电池实现相互均衡充电的均衡电压，均衡电压的加入是在电池组呈开路、或充电、或放电的任意状态下。

本发明串联电池组均衡充放电电路，其特征是包括：

一个采用PWM脉宽调制方式工作的恒功率输出的开关电源电路A1，串联电池组输入的直流电源在所述开关电源电路A1中转换为高频脉冲输出；

一个高频变压器，具有与电池组中电池数量i相一致、并且输出性能相同的i只独立输出绕组，开关电源电路A1中的高频脉冲输出接入在高频变压器的输入绕组中，高频变压器各输出绕组分别通过整流二极管跨接在电池的两端。

本发明利用电池组自身的电能，通过高频开关电源输出与电池组内相同数量的等电压输出端，给各单节电池进行充电。从串联工作的电池获得一个固定的能量，也就是取得一个固定的工作电流Io提供给一个直流——交流交换电路A1。串联电池组每单节电池提供相同的输出电流Io。A1的输出是高频交流脉冲，B1为一个高频变压器，其输入是一个绕组NO，输出有i个(i为>1的整数、与电池组单节电池数相等)匝数相同、线径相同、绕线工艺一致的独立绕组N1，N2……Ni。每一独立绕组输出经整流二极管D1，D2……Di给各单节电池充电。

由于各绕组参数完全相同，因此输出电压也是一致的，为：V1＝V2＝……Vi。假定二极管参数也是一致的相同，且固定的整流二极管压降也忽略不计，而每一单独绕组的内阻和对应电池内阻合并考虑为r1、r2、……ri，各单节电池端电压为E1，E2……Ei，各单节电池的充电电流为Ioi＝(Vi-Ei)/ri，由于V1＝V2＝……Vi为固定值，ri也基本相同，因此各单节电池的充电电流Ioi是Ei的函数，当Ei≥Vi时Ioi＝0。当Ei<Vi时，Ioi>0且差距越大，即电池电压越低充电电流越大。当电池均衡，各端电压E1＝E2＝……Ei时，Io1＝Io2＝……Ioi充电电流也是一致的。单节电池充电等效电路如图2。

显然，本发明方法无需额外的调控，也无需对各单节电池进行监测，即可实现各单节电池的均衡，并且达到均衡后是自稳定的。各单节电池在空载状态下输出的电流为I’oi＝(Io-Ioi)，在不均衡状态下，各单节输出的电流不同，实现了电池组内不同状态单节电池之间的能量转移。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明均衡电压的输入能量平均取自串联电池组i个单节电池，且在电池组充电，放电或静置期间均可实现将输入能量均衡转移至各单节电池，使各单节电池趋于并自动保持在均衡状态。

2、本发明方法使串联电池组在充电和放电过程中均能保持各单节电池端电压均衡一致，无需对各单节电池端电压进行测量和比较。

图1为本发明原理框图。

图中A1所示为高频开关电源电路，B1为高频变压器，副边有i个绕组N₁、N₂…Ni，与电池组中E₁、E₂…Ei的电池数量相等。Io为从电池组中取出的电流，变压器输出相同高频脉冲电压经二极管整流后给各单节电池充电，充电电流分别为Io1….Ioi。

图2为单节电池均衡充电等效电路图。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步描述：

具体实施方式：

参见图1、图2，对于i个单节电池串联的电池组，取电池组的串联总电压，在经逆变和转换后形成i个性能相同且相互独立输出的直流电压源，以所述i个直流电压源一一对应地作为i个电池实现相互均衡充电的均衡电压，均衡电压的加入是在电池组呈开路、或充电、或放电的任意状态下，以该均衡电压对各单节电池分别充电，充电电流与各单节电池的状态相关，端电压高的单节电池获得能量少，从而使串联电池组各单节电池的端电压趋于一致，达到均衡分布状态。

Claims

1.串联电池组均衡充放电方法，其特征是对于i个单节电池串联的电池组，取电池组的串联总电压，在经逆变和转换后形成i个性能相同且相互独立输出的直流电压源，以所述i个直流电压源一一对应地作为i个电池实现相互均衡充电的均衡电压，均衡电压的加入是在电池组呈开路、或充电、或放电的任意状态下。

2.串联电池组均衡充放电电路，其特征是包括：

一个高频变压器，具有与电池组中电池数量？相一致、并且输出性能相同的i只独立输出绕组，开关电源电路A1中的高频脉冲输出接入在高频变压器的输入绕组中，高频变压器各输出绕组分别通过整流二极管跨接在电池的两端。