CN104577227A - 一种电池均衡电路及控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池均衡电路及电池均衡控制***。所述均衡电路由电池、外部直流电源、DC-DC变换器、第一开关、第二开关和若干支路开关组成。所述第一开关和所述若干支路开关用于控制单体电池的均衡。所述第二开关用于控制由若干单体电池组成的电池组的均衡。所述控制***包括信号采集模块、处理器CPU、隔离电路、开关控制模块。本发明采用分路补偿电流方法可以对单体电池或电池组进行单独补电均衡，也可以对单体电池和电池组同时进行补电均衡，使各电池容量保持一致，解决电池串的短板效应，提高电池使用寿命。本发明控制简单，成本较低，体积较小。

Description

一种电池均衡电路及控制***
技术领域
本发明涉及一种电池均衡电路及控制***。
背景技术
一个电池组通常由若干个单体电池串联组成，一个电池***通常由若干个电池组构成。由于每个电池在生产和使用过程中存在差异，会造成单体电池的不均衡和电池组之间的不均衡。这种不均衡会导致一些单体电池过充或过放，从而缩短电池使用寿命，也加速了整个电池组的损坏。目前在解决电池均衡问题上主要分为以下两大类方法：
（1）电阻放电式被动均衡。该均衡方式是最简单、成本最低的均衡方法。将一个开关和电阻串联后并联在每节电池两端，需要均衡时，将容量高的电池上的开关接通，即对该电池进行放电。由于将富余的电通过电阻以纯粹发热形式放掉，因此均衡的电流只能很小，且造成电池能量浪费。
（2）奇偶电感法电荷转换均衡。该方法可以实现高端、低端两种情况下的均衡，但控制电路比较复杂，电荷只能在相邻的电池间逐个传递，传递过程能量损耗较大。
发明内容
本发明的第一个目的是针对背景技术所述的电池均衡电路存在的缺陷，提出一种电池均衡电路。为此，本发明采用以下技术方案：
一种电池均衡电路，其特征在于：所述均衡电路由多个电池串联组成的电池组、外部直流电源、DC-DC变换器、第一开关、第二开关和若干支路开关组成；所述第一开关为联动开关；所述外部直流电源与所述DC-DC变换器相连；所述DC-DC变换器通过所述第一开关和支路开关与电池串联形成针对电池个体的均衡充电回路；所述DC-DC变换器通过所述第二开关与所述电池组串联形成针对电池组的均衡充电回路；所述第一开关和所述若干支路开关用于控制单体电池的均衡；所述第二开关用于控制电池组的均衡。
在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：
所述DC-DC变换器输出限流的高电压和限流的低电压。
所述DC-DC变换器的限流低电压输出端与所述第一开关连接。
所述DC-DC变换器的限流高电压输出端与所述第二开关连接。
本发明另一个目的是针对背景技术所述的电池均衡电路存在的缺陷，提出一种电池均衡控制***。为此，本发明采用以下技术方案：
一种电池均衡控制***，其特征在于：它设有复数个所述的电池均衡电路，每个电池均衡电路配置有信号采集模块、处理器CPU、隔离电路、开关控制模块；每个电池组内电池的电池信号采集通过信号采集模块实现，所述电池信号的处理通过CPU实现，电池均衡电路内的所述第一开关、所述第二开关和支路开关的控制通过开关控制模块实现，在所述信号采集模块和所述开关控制模块之间连接有隔离电路，CPU之间进行数据通讯。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明采用分路补偿电压方法可以对单体电池或电池组进行单独补电均衡，也可以对单体电池和电池组同时进行补电均衡，使电池容量保持一致，解决电池串的短板效应，提高整体电池使用寿命。本发明控制简单，成本较低，体积较小。
附图说明
图1为本发明的对一个电池组的电池均衡电路的电路图。
图2为本发明的控制结构示意图。
图3为本发明控制电池均衡电路工作状态的示意图1。
图4为本发明控制电池均衡电路工作状态的示意图2。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1。本实施例的均衡电路包括外部直流电源、DC-DC变换器、第一开关K1、第二开关K2、支路开关S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7、电池B1、B2、B3、B4、B5和B6。其中，电池B1、B2、B3、B4、B5和B6组成一个电池组。外部直流电源与DC-DC变换器连接。DC-DC变换器的1、2输出端为限流的低电压输出端，与第一开关K1相连。第一开关K1、支路开关S1、S2和电池B1串联；第一开关K1、支路开关S2、S3和电池B2串联；第一开关K1、支路开关S3、S4和电池B3串联；第一开关K1、支路开关S4、S5和电池B4串联；第一开关K1、支路开关S5、S6和电池B5串联；第一开关K1、支路开关S6、S7和电池B6串联。DC-DC变换器的3、4输出端为限流的高电压输出端，与第二开关K2相连。第二开关K2与电池组串联。
再参照图2。本实施例的均衡电路控制方法包括对单体电池信号的采集及处理，对第一开关、第二开关和支路开关的控制。信号采集模块负责采集单体电池的电压、温度和内阻信息，将信息传送给CPU1、……CPUn，CPU为处理器，1……n代表不同的电池组，n为大于等于2的自然数，每个CPU负责管理一个电池组，CPU之间可以相互通讯。CPU1、……CPUn接收到信息后经过处理并判断电池或者电池组是否需要均衡。如果需要均衡，则CPU1、CPU2、……发送控制信号给开关控制模块，由开关控制模块来控制第一开关、第二开关和支路开关的通断。在信号采集模块和开关控制模块之间连接有隔离电路，将外部直流电源和电池隔离。
以下详细说明图2所示控制结构的工作原理，参照图3、4：
负责管理包括电池B2在内的电池组的CPU判断出电池B2的容量低于其它电池时，则对电池B2进行均衡。开关控制模块控制第一开关K1和支路开关S2和S3闭合，外部直流电源、DC-DC变换器和电池B2形成回路，开始对电池B2进行补电均衡。均衡结束后，第一开关K1和支路开关S2和S3断开。
在各个电池组间，各个CPU经过信息交换后，负责管理电池组BC1的CPU1判断出电池组BC1的容量低于电池组BC2时，则对电池组BC1进行均衡。开关控制模块控制第二开关K2闭合，外部直流电源、DC-DC变换器和电池组BC1形成回路，开始对电池组BC1进行补电均衡。均衡结束后，第二开关K2断开。
当在对电池组进行补电均衡时，若CPU判断出有单体电池的容量低于其它电池时，开关控制模块可以控制第一开关K1和相应的支路开关闭合，同时对单体电池进行均衡。

Claims (5)

1.一种电池均衡电路，其特征在于：所述均衡电路由多个电池串联组成的电池组、外部直流电源、DC-DC变换器、第一开关、第二开关和若干支路开关组成；所述第一开关为联动开关；所述外部直流电源与所述DC-DC变换器相连；所述DC-DC变换器通过所述第一开关和支路开关与电池串联形成针对电池个体的均衡充电回路；所述DC-DC变换器通过所述第二开关与所述电池组串联形成针对电池组的均衡充电回路；所述第一开关和所述若干支路开关用于控制单体电池的均衡；所述第二开关用于控制电池组的均衡。
2.根据权利要求1所述的一种电池均衡电路，其特征在于：所述DC-DC变换器输出限流的高电压和限流的低电压。
3.根据权利要求2所述的一种电池均衡电路，其特征在于：所述DC-DC变换器的限流低电压输出端与所述第一开关连接。
4.根据权利要求2所述的一种电池均衡电路，其特征在于：所述DC-DC变换器的限流高电压输出端与所述第二开关连接。
5.一种电池均衡控制***，其特征在于：它设有复数个权利要求1、2、3或4所述的电池均衡电路，每个电池均衡电路配置有信号采集模块、处理器CPU、隔离电路、开关控制模块；每个电池组内电池的电池信号采集通过信号采集模块实现，所述电池信号的处理通过CPU实现，电池均衡电路内的所述第一开关、所述第二开关和支路开关的控制通过开关控制模块实现，在所述信号采集模块和所述开关控制模块之间连接有隔离电路，CPU之间进行数据通讯。
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