CN107086632A - 一种电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池，包括多个依次串联的第一电池单元、连接在第一电池单元两极之间的第一开关电路、连接在相邻两第一开关电路之间的第二电池单元和控制单元，第一开关电路包括相互串联的两个第一开关，第二电池单元的正、负极在两第一开关之间与第一开关电路连接，控制单元用于检测各第一电池单元的电量，并根据检测结果控制相应第一开关的通断，以使各第一电池单元的电量均衡。本发明具有体积小、成本低、容量大、安全性高、倍率高、寿命长的优点；且在使用过程中，各第一电池单元电量能够自动均衡，均衡电路简单，抗干扰性强。

Description

一种电池
技术领域
本发明涉及一种电池。
背景技术
当前蓄电池主要有锂离子电池(简称为锂电池)、铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池等，但镍氢电池、镍镉电池价格明显大于铅酸电池，且铅酸电池具有安全可靠、成本低廉、电池容量大的优点，因此在电动汽车主要以铅酸电池作为动力电池。但铅酸电池仍然存在相当的缺陷，比如铅酸电池体积大、放电倍率低、循环寿命相对较低等，使其单独作为电动车动力电池时不能获得令人满意的效果。另一方面，锂电池则具有体积小、放电倍率高、寿命长等优点，因此锂电池能够作为电动车动力电池使用，但锂电池在生产时必须配组，配组后的锂电池在使用过程中，难免会出现某些电池充放电落后的情况，且配组的锂电池出现故障时，必须整组更换，且锂电池成本高，安全性较低，因此将不同种类的电池混合作为动力电池是最优的解决方案。
将不同种类的电池混合后，必须考虑到电池的均衡，现有均衡技术主要包括有损均衡和无损均衡，但有损均衡存在电阻发热大、电流有限的缺点，存在一定的不安全因素，且适用于充电均衡，无损均衡则存在电路复杂、成本较高、抗干扰性不足的缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种电池，将同类或者不同种类的电池组合形成成本低、容量大、安全性高、倍率高、寿命长的新电池，且各第一电池单元能够自动均衡，电路简单，抗干扰性更强。
本发明通过以下技术方案实现：
一种电池，包括多个依次串联的第一电池单元、连接在每个第一电池单元两极之间的第一开关电路、连接在相邻两第一开关电路之间的第二电池单元和控制单元，第一开关电路包括相互串联的两个第一开关，第二电池单元的正、负极在两第一开关之间与第一开关电路连接，控制单元用于检测各第一电池单元的电量，并根据检测结果控制相应第一开关的通断，以使各第一电池单元的电量均衡。
进一步的，还包括连接在每个第一电池电源两极之间的第二开关电路、连接在相邻两第二开关电路之间的第三电池单元，第二开关电路包括相互串联的两个第二开关，第三电池单元的正、负极在两第二开关之间与第二开关电路连接，控制单元用于检测各第一电池单元的电量，并根据检测结果控制相应第二开关的通断，以使各第一电池单元的电量均衡。
进一步的，所述第一电池单元包括多个并联和/或串联的第一电池，所述第二电池单元包括多个并联和/或串联的第二电池，所述第三电池单元包括多个并联和/或串联的第三电池，所述第一、第二和第三电池单元的开路电压大致相同。
进一步的，所述第一电池为锂电池或者铅酸电池或者镍镉电池或者镍氢电池，所述第二电池为锂电池或者铅酸电池或者镍镉电池或者镍氢电池，所述第三电池为锂电池或者铅酸电池或者镍镉电池或者镍氢电池。
进一步的，所述两第一开关分别为输入端与所述第一电池单元正极连接的上第一开关和输出端与所述第一电池单元负极连接的下第一开关，所述控制单元为上、下第一开关分别提供时序互补的第一驱动信号和第二驱动信号。
进一步的，所述两第二开关分别为输入端与所述第一电池单元正极连接的上第二开关和输出端与所述第一电池单元负极连接的下第二开关，所述控制单元为上、下第二开关分别提供时序互补的第三驱动信号和第四驱动信号，第一驱动信号与第三驱动信号时序互补，第二驱动信号与第四驱动信号时序互补。
进一步的，所述第一、第二开关均为MOS管或者三极管或者IGBT或者继电器。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明的第一、第二、第三电池可选择不同种类的电池，将不同种类的电池组合成新电池，能够利用各类电池自身的优势，且避免各类电池的缺陷，使新电池具有体积小、成本低、容量大、安全性高、倍率高、寿命长的优点；且在使用过程中，各第一电池单元够通过第一开关、第二开关、第二电池单元和第三电池单元的配合自动均衡，均衡电路简单、易实现。
2、本发明的第一、第二、第三电池可选择相同种类的电池，第二电池单元、第三电池单元、第一开关、第二开关组成无损均衡电路，能够自动实现各第一电池单元电量的均衡，均衡电路简单、成本低。
3、本发明的第一电池单元两极之间连接有第一开关电路和第二开关电路，该第一开关电路的上第一开关与该第二开关电路的上第二开关的驱动信号互补，该第一开关电路的下第一开关与该第二电路的下第二开关的驱动信号互补，避免出现第一电池单元与第二电池单元或者第三电池单元单独并联的情况，从而使各第一电池单元的电量均衡效果更好，具有更强的抗干扰性，且采用双边驱动的方式，能够实现大功率的电量转移。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明实施例一的原理图。
图2为本发明实施例一的驱动信号示意图。
图3为本发明实施例二的原理图。
具体实施方式
实施例一，如图1所示，一种电池包括多个依次串联的第一电池单元1、连接在每个第一电池单元两极之间的第一开关电路2和第二开关电路3、连接在相邻两第一开关电路2之间的第二电池单元4、连接在相邻两第二开关电路3之间的第三电池单元5和控制单元6，第一开关电路2包括相互串联的两个第一开关，第二电池单元4的正、负极在两第一开关之间与第一开关电路2连接，第二开关电路3包括相互串联的两个第二开关，第三电池单元5的正、负极在两第二开关之间与第二开关电路3连接，控制单元6用于检测各第一电池单元1的电量，并根据检测结果控制相应第一开关、第二开关的通断，以使各第一电池单元1的电量均衡。
在本实施例中，一种电池包括两个相互串联的第一电池单元1，一个第二电池单元4、一个第三电池单元5，第一电池单元1包括多个并联和/或串联的第一电池，第二电池单元4包括多个并联和/或串联的第二电池，第三电池单元5包括多个并联和/或串联的第三电池，第一、第二、第三电池可选取不同种类的电池，也可选取种类相同的电池，在本实施例中，第一电池选择锂电池，第二、第三电池均选择铅酸电池，两个第一电池单元1均包括四个依次串联的锂电池，为方便描述，两个第一电池单元1分别记为上第一电池单元BT1和下第一电池单元BT2；为使第一电池单元1、第二电池单元4和第三电池单元5的开路电压大致相同，第二电池单元4包括三个依次串联的铅酸电池，第三电池单元5包括三个依次串联的铅酸电池；还包括两个第一开关电路2和两个第二开关电路3，两个第一开关电路2分别包括相互串联的上第一开关Q1和下第一开关Q2、相互串联的上第一开关Q3和下第一开关Q4，两个第二开关电路3分别包括相互串联的上第二开关Q5和下第二开关Q6、相互串联的上第二开关Q7和下第二开关Q8。上第一开关Q1、上第二开关Q5的源极(即输入端)分别与上第一电池单元BT1的正极连接，下第一开关Q2、下第二开关Q6的漏极(即输出端)分别与上第一电池单元BT1的负极连接，上第一开关Q3、上第二开关Q7的源极(即输入端)分别与下第一电池单元BT2的正极连接，下第一开关Q4、下第二开关Q8的漏极(即输出端)分别与下第一电池单元BT2的负极连接，第二电池单元4的正极分别与上第一开关Q1的漏极和下第一开关Q2的源极连接，第二电池单元4的负极分别与上第一开关Q3的漏极和下第一开关Q4的源极连接，第三电池单元5的正极分别与上第二开关Q5的漏极和下第二开关Q6的源极连接，第三电池单元5的负极分别与上第二开关Q7的漏极和下第二开关Q8的源极连接。本实施例中，上第一开关Q1、下第一开关Q2、上第一开关Q3、下第一开关Q4、上第二开关Q5、下第二开关Q6、上第二开关Q7、下第二开关Q8均为MOS管。
控制单元6为第一开关电路2的上第一开关Q1、下第一开关Q2分别提供时序互补的第一驱动信号和第二驱动信号，为上第一开关Q3、下第一开关Q4分别提供时序互补的第一驱动信号和第二驱动信号，为第二开关电路3的上第二开关Q5、下第二开关Q6提供时序互补的第三驱动信号和第四驱动信号，为上第二开关Q7、下第二开关Q8提供时序互补的第三驱动信号和第四驱动信号，且第一驱动信号与第三驱动信号时序互补，第二驱动信号与第四驱动信号时序互补。在本实施例中，如图2所示，第一驱动信号为PWMA，第二驱动信号为PWMB，第三驱动信号为PWMB，第四驱动信号为PWMA。
本发明工作原理为：
当上第一电池单元BT1电量大于下第一电池单元BT2时，控制单元6输出第一驱动信号为PWMA，第二驱动信号为PWMB，第三驱动信号为PWMB，第四驱动信号为PWMA，在T1内，Q1、Q3、Q6、Q8导通，Q2、Q4、Q5、Q7截止，形成两个电流回路：BT1+-Q1-BT3+-BT3--Q3-BT1-，BT4+-Q6-BT2+-BT2--Q8-BT4-,在T2内，Q2、Q4、Q5、Q7导通，Q1、Q3、Q6、Q8截止，形成两个电流回路：BT3+Q2-BT1+-BT1--Q4-BT3-，BT1+-Q5-BT4+-BT4--Q7-BT1-,从而将上第一电池单元BT1的电量转移至下第一电池单元BT2，并不断地重复上述电量转移的过程，最终使上第一电池单元BT1和下第一电池单元BT2的电量均衡，其中，BT3为第三电池单元4，BT4为第四电池单元4。
实施例二，本实施例与实施例一的差别在于各第一开关电路2中的第一开关、第二开关电路3中的第二开关均为继电器，控制单元6根据检测到的各第一电池单元电量的情况，控制各继电器线圈的通断电，其他工作原理与实施例一所述相同，在此不赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种电池，其特征在于：包括多个依次串联的第一电池单元、连接在每个第一电池单元两极之间的第一开关电路、连接在相邻两第一开关电路之间的第二电池单元和控制单元，第一开关电路包括相互串联的两个第一开关，第二电池单元的正、负极在两第一开关之间与第一开关电路连接，控制单元用于检测各第一电池单元的电量，并根据检测结果控制相应第一开关的通断，以使各第一电池单元的电量均衡。
2.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于：还包括连接在每个第一电池电源两极之间的第二开关电路、连接在相邻两第二开关电路之间的第三电池单元，第二开关电路包括相互串联的两个第二开关，第三电池单元的正、负极在两第二开关之间与第二开关电路连接，控制单元用于检测各第一电池单元的电量，并根据检测结果控制相应第二开关的通断，以使各第一电池单元的电量均衡。
3.根据权利要求2所述的一种电池，其特征在于：所述第一电池单元包括多个并联和/或串联的第一电池，所述第二电池单元包括多个并联和/或串联的第二电池，所述第三电池单元包括多个并联和/或串联的第三电池，所述第一、第二和第三电池单元的开路电压大致相同。
4.根据权利要求3所述的一种电池，其特征在于：所述第一电池为锂电池或者铅酸电池或者镍镉电池或者镍氢电池，所述第二电池为锂电池或者铅酸电池或者镍镉电池或者镍氢电池，所述第三电池为锂电池或者铅酸电池或者镍镉电池或者镍氢电池。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种电池，其特征在于：所述两第一开关分别为输入端与所述第一电池单元正极连接的上第一开关和输出端与所述第一电池单元负极连接的下第一开关，所述控制单元为上、下第一开关分别提供时序互补的第一驱动信号和第二驱动信号。
6.根据权利要求5所述的一种电池，其特征在于：所述两第二开关分别为输入端与所述第一电池单元正极连接的上第二开关和输出端与所述第一电池单元负极连接的下第二开关，所述控制单元为上、下第二开关分别提供时序互补的第三驱动信号和第四驱动信号，第一驱动信号与第三驱动信号时序互补，第二驱动信号与第四驱动信号时序互补。
7.根据权利要求2或3或4所述的一种电池，其特征在于：所述第一、第二开关均为MOS管或者三极管或者IGBT或者继电器。
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