CN115622187B - 一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法 - Google Patents

一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115622187B
CN115622187B CN202211334862.9A CN202211334862A CN115622187B CN 115622187 B CN115622187 B CN 115622187B CN 202211334862 A CN202211334862 A CN 202211334862A CN 115622187 B CN115622187 B CN 115622187B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
target battery
real
target
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211334862.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115622187A (zh
Inventor
杨冬强
李明星
李久亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Huasu Technology Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Huasu Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Huasu Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Huasu Technology Co ltd
Priority to CN202211334862.9A priority Critical patent/CN115622187B/zh
Publication of CN115622187A publication Critical patent/CN115622187A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115622187B publication Critical patent/CN115622187B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法，电路包括：电池组，控制开关和双向DCDC模块，所述双向DCDC模块和所述控制开关均一一对应于所述电池组中的第1个到第n‑1个电池设置，所述双向DCDC模块第一端口通过对应的所述控制开关和对应的所述电池的正极电连接，第二端口和对应的所述电池的负极电连接，第三端口和与对应的所述电池的后端相邻电池的负极电连接，所述主动均衡电路用于控制其对应的所述双向DCDC模块切换至Boost工作模式以对其前端相邻电池进行充电，或控制其对应的所述双向DCDC模块切换至Buck工作模式以对其后端相邻电池对其进行充电。通过循环控制电压最高的电池向相邻的电压较低的电池进行充电完成能量传递过程，有效保证电压均衡效果。

Description

一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法
技术领域
本发明涉及电池控制技术领域，尤其涉及一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法。
背景技术
蓄电池组经常会面临深度放电或严重过放的状况，尽管电池组输出电压还未到终止电压，但其中个别容量较小的电池的电压可能已经到达其对应的终止电压以下。由于电源本身一般不具有针对单体的过放保护功能，因此，严重的过放电会产生绝缘硫酸铅结晶并吸附到极板表面，将导致电池内阻增大、充放电性能下降、容量下降和寿命缩短的问题，从而严重影响到蓄电池组的性能。
因此，为保证电池组间单体容量均衡的一致性，避免电池组因组间单体电池能量失衡而缩短电池组的使用寿命，电池组间单体容量的均衡成为诸多产品设计中必不可少的重要功能。均衡方式可分为主动均衡和被动均衡两种均衡方式，目前的均衡方式一般多以被动均衡为主，被动耗能的工作模式对电池组间单体容量进行均衡，从而利用自身线路消耗较大的功耗，而采用此种方式进行均衡虽然结构简单、成本低，但电阻耗能产生的热量流失导致整个***的效率降低，并且，现有的一些主动均衡方式的均衡实时性不够强，安全性也待提高。
因此，需要提供一种均衡效果较好并且在均衡过程中能够有效提高能量利用率并且提高均衡实时性和安全性较高的主动均衡电路来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池组的主动均衡电路。解决了现有技术中采用被动耗能方式对电池组间单体容量进行均衡，电阻耗能产生的热量流失导致整个***能量利用率降低的技术问题。
本发明的技术效果通过如下实现的：
一种电池组的主动均衡电路，包括：
电池组，所述电池组按照正端到负端的方向由第1个、第2个...和第n个电池依次串联而成，其中，n≥3，
至少两个控制开关，所述控制开关的数量等于n-1，
至少两个双向DCDC模块，所述双向DCDC模块的数量等于n-1，所述双向DCDC模块和所述控制开关均一一对应于所述电池组中的第1个、第2个...和第n-1个电池设置，所述双向DCDC模块设有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口通过对应的所述控制开关和对应的所述电池的正极电连接，所述第二端口和对应的所述电池的负极电连接，所述第三端口和与对应的所述电池的后端相邻电池的负极电连接，
所述主动均衡电路用于控制所述控制开关开启且控制其对应的所述双向DCDC模块切换至Boost工作模式以完成所述控制开关对应的电池对其前端相邻电池进行充电，或控制所述控制开关开启且控制其对应的所述双向DCDC模块切换至Buck工作模式以完成所述控制开关对应的电池的后端相邻电池对其进行充电。
进一步地，所述控制开关包括第一PMOS管、第一电阻支路和第二PMOS管，所述第一PMOS管的漏极和所述控制开关对应电池的第二端口电连接，所述第二PMOS管的漏极和所述控制开关对应电池的第一端口电连接，所述第一PMOS管的源极和所述第一PMOS管的源极均与所述第一电阻支路的一端电连接，所述第一PMOS管的栅极和所述第一PMOS管的栅极均与所述第一电阻支路的另一端电连接。
进一步地，所述控制开关还包括光耦，所述光耦的光控晶闸管的负极和所述控制开关对应的电池的后端相邻电池的负极电连接，所述光控晶闸管的正极和所述第一PMOS管的栅极电连接。
进一步地，所述光耦的发光二极管的正极接高电平，所述发光二极管的负极通过第二电阻支路和MCU的使能端口连接，所述光耦用于当所述MCU控制其使能端口输出低电平时控制所述光控晶闸管的正极输出低电平，以控制所述第一PMOS管和所述第二PMOS管导通。
进一步地，所述双向DCDC模块包括第一NMOS管、第二NMOS管和电感，所述电感一端用于与所述第一端口连通，所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的漏极均和所述电感的另一端电连接，所述第一NMOS管的漏极和所述第三端口电连接，所述第二NMOS管的源极和所述第二端口电连接，所述双向DCDC模块通过控制所述第一NMOS管和所述第二NMOS管是否导通完成Boost工作模式和Buck工作模式之间的切换。
另外，还提供一种主动均衡方法，所述方法基于上述的电池组的主动均衡电路实现的，包括：
获取电池组中各个电池的实时电压以及平均电压；
根据各个电池的实时电压选取出实时电压最高的电池作为第一目标电池；
根据所述第一目标电池的相邻的两个电池的实时电压选取二者中实时电压较低的电池作为第二目标电池；
控制所述第一目标电池和所述第二目标电池中位于前端的电池对应的控制开关导通，且控制所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电；
当所述第一目标电池的实时电压与所述平均电压的差值小于压差阈值时，结束所述第一目标电池对所述第二目标电池的充电过程。
进一步地，控制所述第一目标电池和所述第二目标电池中位于前端的电池对应的控制开关导通，包括：
判断第二目标电池是否位于第一目标电池前端；
若是，则控制第二目标电池对应的控制开关导通；
若否，则控制第一目标电池对应的控制开关导通。
进一步地，控制所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电，包括：
当第二目标电池为与第一目标电池前端连接的相邻电池时，则控制所述第二目标电池对应的双向DCDC模块切换至Boost工作模式，以使所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电；
当第二目标电池为与第一目标电池后端连接的相邻电池时，则控制所述第一目标电池对应的双向DCDC模块切换至Buck工作模式，以使所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电。通过获取各个电池的实时电压选取电压最高的电池作为第一目标电池，并从第一目标电池相邻的两个电池中选取电压较低的电池作为第二目标电池，以通过控制第一目标电池和第二目标电池二者中位于前端的电池对应的控制开关开启，并同时控制双向DCDC模块切换至Boost或Buck工作模式，完成第一目标电池对第二目标电池的充电过程，以将第一目标电池的多余电量传递至第二目标电池，完成对应的电压均衡过程。
进一步地，结束所述第一目标电池对所述第二目标电池的充电过程，之后包括：
获取各个电池的实时电压以及对应的平均电压；
若实时电压最高的电池的实时电压与平均电压的差值小于压差阈值，且平均电压与实时电压最低的电池的实时电压的差值小于压差阈值时，则结束对电池组中电池的电压均衡过程；
若存在电压最高的电池的实时电压与平均电压的差值大于等于压差阈值，或平均电压与实时电压最低的电池的实时电压的差值大于等于压差阈值时，则继续选取当前时刻下实时电压最高的电池作为新的第一目标电池，且从分别与所述第一目标电池前端和后端相邻连接的两个电池中的选取实时电压较低的电池作为新的第二目标电池，以完成新的第一目标电池对新的第二目标电池的充电过程；
循环直至实时电压最高的电池的实时电压与平均电压的差值、平均电压与实时电压最低的电池的实时电压的差值均小于压差阈值时，结束对电池组中电池的电压均衡过程，以实现电池组中所有电池之间的电压均衡。通过持续进行电池的实时电压采集，并且通过对应的控制开关和双向DCDC模块完成对应两个电池之间的充电过程，使得在准确定位电压较低的相邻电池的基础上完成循环控制电压最高的电池向相邻的电压较低的电池充电，从而实现以能量扩散的形式完成电池组中电池的能量传递过程，在电池实时电压数据较准确的条件下使得电池之间电压均衡效果更好、安全性更高。
另外，还提供一种主动均衡方法，所述方法基于上述的电池组的主动均衡电路实现的，包括：
获取电池组中各个电池的实时电压以及平均电压；
根据各个电池的实时电压选取出实时电压最低的电池作为第一目标电池；
根据所述第一目标电池的相邻的两个电池的实时电压选取二者中实时电压较高的电池作为第二目标电池；
当第二目标电池为与第一目标电池前端连接的相邻电池时，则控制第二目标电池对应的控制开关导通，且控制所述第二目标电池对应的双向DCDC模块切换至Buck工作模式，以使所述第二目标电池对所述第一目标电池进行充电；
当第二目标电池为与第一目标电池后端连接的相邻电池时，则控制第一目标电池对应的控制开关导通，切控制所述第一目标电池对应的双向DCDC模块切换至Boost工作模式，以使所述第二目标电池对所述第一目标电池进行充电。
当所述第一目标电池的实时电压与所述平均电压的差值小于压差阈值时，结束所述第二目标电池对所述第一目标电池的充电过程。
如上所述，本发明具有如下有益效果：
1)通过持续进行电池的实时电压采集，并且通过对应的控制开关和双向DCDC模块完成对应两个电池之间的充电过程，使得在准确定位电压较低的相邻电池的基础上完成循环控制电压最高的电池向相邻的电压较低的电池充电，从而实现以能量扩散的形式完成电池组中电池的能量传递过程，在电池实时电压数据较准确的条件下使得电池之间电压均衡效果更好、安全性更高。
2)通过获取各个电池的实时电压选取电压最高的电池作为第一目标电池，并从第一目标电池相邻的两个电池中选取电压较低的电池作为第二目标电池，以通过控制第一目标电池和第二目标电池二者中位于前端的电池对应的控制开关开启，并同时控制双向DCDC模块切换至Boost或Buck工作模式，完成第一目标电池对第二目标电池的充电过程，以将第一目标电池的多余电量传递至第二目标电池，完成对应的电压均衡过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。
图1为本说明书实施例提供的一种电池组的主动均衡电路的原理图；
图2为本说明书实施例提供的控制开关的电路图；
图3为本说明书实施例提供的双向DCDC模块的电路图；
图4为本说明书实施例提供的一种主动均衡电路的流程图；
图5为本说明书实施例提供的另一种主动均衡电路的流程图。
其中，图中附图标记对应为：
电池组1、电池11、控制开关2、第一PMOS管21、第一电阻支路22、第二PMOS管23、光耦24、第二电阻支路25、双向DCDC模块3、第一NMOS管31、第二NMOS管32、电感33。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1：
如图1-3所示，本说明书实施例提供了一种电池组的主动均衡电路，包括：
电池组1，电池组1按照正端到负端的方向由第1个、第2个...和第n个电池11依次串联而成，其中，n≥3，
至少两个控制开关2，控制开关2的数量等于n-1，
至少两个双向DCDC模块3，双向DCDC模块3的数量等于n-1，双向DCDC模块3和控制开关2均一一对应于电池组1中的第1个、第2个...和第n-1个电池11设置，双向DCDC模块3设有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口通过对应的控制开关2和对应的电池11的正极电连接，第二端口和对应的电池11的负极电连接，第三端口和与对应的电池11的后端相邻电池11的负极电连接。其中，第一端口、第二端口和第三端口分别为图1中的双向DCDC模块3从上到下依次排列的三个端口。
主动均衡电路用于控制控制开关2开启且控制其对应的双向DCDC模块3切换至Boost工作模式以完成控制开关2对应的电池11对其前端相邻电池11进行充电，或控制控制开关2开启且控制其对应的双向DCDC模块3切换至Buck工作模式以完成控制开关2对应的电池11的后端相邻电池11对其进行充电。
本实施例中，电池组1中依次串联的电池11数量为16。具体地，如图1所示，从电池组1正端到负端的方向上依次串联的第1个、第2个...和第16个电池11分别为图1中的BT1，BT2...BT16，与BT1，BT2...BT15对应的控制开关2分别为图1中的S1，S2...S15，以及与BT1，BT2...BT15和S1，S2...S15对应的双向DCDC模块3分别为图1中的双向DCDC-1，双向DCDC-2...双向DCDC-15。
具体地，本实施例中以BT3为例进行说明。图2所示的双向DCDC模块3为BT3对应的双向DCDC-3。其中，图2中的B-3端口、B-3-N端口和B-4-N端口分别为双向DCDC-3的第一端口、第二端口和第三端口。
当BT3为16个电池11中电压最高的电池11时，需要判断与BT3相邻的两个电池11中哪个电池11电压较低，即需要比较串联于BT3前端的BT2、串联于BT2后端的BT4之间的实时电压。
若BT2的实时电压小于BT4的实时电压，则控制S2导通，且控制其对应的双向DCDC-2，切换至Boost工作模式以使BT3对BT2进行充电，完成BT3对BT2的能量传递；
若BT4的实时电压小于BT2的实时电压，则控制S3导通，且控制其对应的双向DCDC-3，切换至Buck工作模式以使BT3对BT4进行充电，完成BT3对BT4的能量传递。
优选地，控制开关2包括第一PMOS管21、第一电阻支路22和第二PMOS管23，第一PMOS管21的漏极和控制开关2对应电池11的第二端口电连接，第二PMOS管23的漏极和控制开关2对应电池11的第一端口电连接，第一PMOS管21的源极和第一PMOS管21的源极均与第一电阻支路22的一端电连接，第一PMOS管21的栅极和第一PMOS管21的栅极均与第一电阻支路22的另一端电连接。
本实施例中，第一PMOS管21和第二PMOS管23分别为图2中的Q1和Q2，第一电阻支路22为图2中的R46。
优选地，控制开关2还包括光耦24，光耦24的光控晶闸管的负极和控制开关2对应的电池11的后端相邻电池11的负极电连接，光控晶闸管的正极和第一PMOS管21的栅极电连接。
优选地，光耦24的发光二极管的正极接高电平，发光二极管的负极通过第二电阻支路25和MCU的使能端口连接，光耦24用于当MCU控制其使能端口输出低电平时控制光控晶闸管的正极输出低电平，以控制第一PMOS管21和第二PMOS管23导通。本实施例中，第二电阻支路25为图2中的R49。
具体地，控制开关2原理如下：光耦24的发光二极管的正极用于接3.3VCC，发光二极管的负极用于和MCU的使能端口EN-3连接，当MCU控制使能端口EN-3输出低电平时，发光二极管导通，以触发光控晶闸管导通，此时光控晶闸管的正极输出低电平，即第一PMOS管21的栅极和第二PMOS管23的栅极均为低电平，从而控制第一PMOS管21和第二PMOS管23导通。
优选地，双向DCDC模块3包括第一NMOS管31、第二NMOS管32和电感33，电感33一端用于与第一端口连通，第一NMOS管31的源极和第二NMOS管32的漏极均和电感33的另一端电连接，第一NMOS管31的漏极和第三端口电连接，第二NMOS管32的源极和第二端口电连接，双向DCDC模块3通过控制第一NMOS管31和第二NMOS管32是否导通完成Boost工作模式和Buck工作模式之间的切换。
具体地，如图3所示，电感33为图3中的电感L1，第一NMOS管31的源极、第二NMOS管32分别为图3中的Q3和Q4。
通过控制第一NMOS管31、第二NMOS管32和QRB周期性导通，以使第一NMOS管31、第二NMOS管32和电感33构成的电路完成Boost电路和Buck电路之间的切换，从而完成Boost工作模式和Buck工作模式之间的切换。其中，Boost电路和Buck电路的工作原理为现有技术，本申请不再赘述。
本申请以BT2和BT3为例对双向DCDC模块3的原理进行说明，即图3的双向DCDC模块3对应表示为与BT2和S2对应的双向DCDC-2。
在图3中，BATT端口为双向DCDC-2的第一端口，用于和BT2的正极电连接；接地端为双向DCDC-2的第二端口，用于和BT2的负极电连接，即也相当于用于和BT3的正极电连接；Output端口为双向DCDC-2的第三端口，用于和BT3的负极电连接。
当BT3为电池组1中电压最高的电池，且BT2与BT4相比，BT2为电压较低的电池时，则需要控制BT3对BT2进行能量传递，即需要控制双向DCDC-2切换至Boost工作模式，以将BT3的正、负极之间的电压由双向DCDC-2升压后输出至BT2的正极与BT3的负极之间，以实现对BT2的充电过程。此时，第二端口和第三端口分别作为双向DCDC-2的正输入端和负输入端；第一端口作为正输出端，第三端口亦作为双向DCDC-2负输出端。
当BT2为电池组1中电压最高的电池，且BT1与BT3相比，BT3为电压较低的电池时，则需要控制BT2对BT3进行能量传递，即需要控制双向DCDC-2切换至Buck工作模式，以将BT2的正极与BT3的负极之间之间的电压由双向DCDC-2降压后输出至BT3的正、负极之间之间，以实现对BT3的充电过程。此时，第一端口和第三端口分别作为双向DCDC-2的正输入端和负输入端；第二端口作为正输出端，第三端口亦作为双向DCDC-2负输出端。
本说明书实施例基于实施例1中的电池组的主动均衡电路提供两种主动均衡方法，第一种主动均衡方法是通过选取实时电压最高的电池向相邻电池中电压较低的电池进行充电，以循环控制完成上述充电过程，实现电池组单体电池间电压的均衡；
第二种主动均衡方法是通过选取实时电压最低的电池，并选取相邻电池中电压较高的电池对所述实时电压最低的电池进行充电，以循环控制完成上述充电过程，实现电池组单体电池间电压的均衡。具体说明如下：
如图4所示，本说明书实施例提供了一种主动均衡方法，包括：
S110：获取电池组1中各个电池11的实时电压以及平均电压；
S210：根据各个电池11的实时电压选取出实时电压最高的电池11作为第一目标电池；
S310：根据所述第一目标电池的相邻的两个电池11的实时电压选取二者中实时电压较低的电池11作为第二目标电池；
S410：控制所述第一目标电池和所述第二目标电池中位于前端的电池11对应的控制开关2导通，且控制所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电；
S510：当所述第一目标电池的实时电压与所述平均电压的差值小于压差阈值时，结束所述第一目标电池对所述第二目标电池的充电过程。本实施例中，压差阈值为0.5V。在一些其他的实施例中，压差阈值可由本领域技术人员自行设定。
一种具体的实施方式中，控制所述第一目标电池和所述第二目标电池中位于前端的电池11对应的控制开关导通，包括：
判断第二目标电池是否位于第一目标电池前端；
若是，则控制第二目标电池对应的控制开关2导通；
若否，则控制第一目标电池对应的控制开关2导通。
一种具体的实施方式中，控制所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电，包括：
当第二目标电池为与第一目标电池前端连接的相邻电池11时，则控制所述第二目标电池对应的双向DCDC模块3切换至Boost工作模式，以使所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电；
当第二目标电池为与第一目标电池后端连接的相邻电池11时，则控制所述第一目标电池对应的双向DCDC模块3切换至Buck工作模式，以使所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电。
一种具体的实施方式中，结束所述第一目标电池对所述第二目标电池的充电过程，之后包括：
获取各个电池11的实时电压以及对应的平均电压；
若实时电压最高的电池11的实时电压与平均电压的差值小于压差阈值，且平均电压与实时电压最低的电池11的实时电压的差值小于压差阈值时，则结束对电池组1中电池11的电压均衡过程；
若存在电压最高的电池11的实时电压与平均电压的差值大于等于压差阈值，或平均电压与实时电压最低的电池11的实时电压的差值大于等于压差阈值时，则继续选取当前时刻下实时电压最高的电池11作为新的第一目标电池，且从分别与所述第一目标电池前端和后端相邻连接的两个电池11中的选取实时电压较低的电池11作为新的第二目标电池，以完成新的第一目标电池对新的第二目标电池的充电过程；
循环直至实时电压最高的电池11的实时电压与平均电压的差值、平均电压与实时电压最低的电池11的实时电压的差值均小于压差阈值时，结束对电池组1中电池11的电压均衡过程，以实现电池组1中所有电池11之间的电压均衡。
如图5所示，本说明书实施例还提供了一种主动均衡方法，包括：
S120；获取电池组1中各个电池11的实时电压以及平均电压；
S220；根据各个电池11的实时电压选取出实时电压最低的电池11作为第一目标电池；
S320；根据所述第一目标电池的相邻的两个电池11的实时电压选取二者中实时电压较高的电池11作为第二目标电池；
S420；当第二目标电池为与第一目标电池前端连接的相邻电池11时，则控制第二目标电池对应的控制开关2导通，且控制所述第二目标电池对应的双向DCDC模块3切换至Buck工作模式，以使所述第二目标电池对所述第一目标电池进行充电；
S520；当第二目标电池为与第一目标电池后端连接的相邻电池11时，则控制第一目标电池对应的控制开关2导通，切控制所述第一目标电池对应的双向DCDC模块3切换至Boost工作模式，以使所述第二目标电池对所述第一目标电池进行充电。
S620；当所述第二目标电池的实时电压与所述平均电压的差值小于压差阈值时，结束所述第二目标电池对所述第一目标电池的充电过程。
一种具体的实施方式中，结束所述第二目标电池对所述第一目标电池的充电过程，之后包括：
获取各个电池11的实时电压以及对应的平均电压；
若实时电压最高的电池11的实时电压与平均电压的差值小于压差阈值，且平均电压与实时电压最低的电池11的实时电压的差值小于压差阈值时，则结束对电池组1中电池11的电压均衡过程；
若存在电压最高的电池11的实时电压与平均电压的差值大于等于压差阈值，或平均电压与实时电压最低的电池11的实时电压的差值大于等于压差阈值时，则继续选取当前时刻下实时电压最低的电池11作为新的第一目标电池，且从分别与所述第一目标电池前端和后端相邻连接的两个电池11中的选取实时电压较高的电池11作为新的第二目标电池，以完成新的第二目标电池对新的第一目标电池的充电过程；
循环直至实时电压最高的电池11的实时电压与平均电压的差值、平均电压与实时电压最低的电池11的实时电压的差值均小于压差阈值时，结束对电池组1中电池11的电压均衡过程，以实现电池组1中所有电池11之间的电压均衡。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
在本文中，所涉及的前、后等方位词是以附图中元器件位于图中以及元器件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电池组的主动均衡电路，其特征在于，包括：
电池组(1)，所述电池组(1)按照正端到负端的方向由第1个、第2个...和第n个电池(11)依次串联而成，其中，n≥3，
至少两个控制开关(2)，所述控制开关(2)的数量等于n-1，
至少两个双向DCDC模块(3)，所述双向DCDC模块(3)的数量等于n-1，所述双向DCDC模块(3)和所述控制开关(2)均一一对应于所述电池组(1)中的第1个、第2个...和第n-1个电池(11)设置，所述双向DCDC模块(3)设有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口通过对应的所述控制开关(2)和对应的所述电池(11)的正极电连接，所述第二端口和对应的所述电池(11)的负极电连接，所述第三端口和与对应的所述电池(11)的后端相邻电池(11)的负极电连接，
所述主动均衡电路用于控制所述控制开关(2)开启且控制其对应的所述双向DCDC模块(3)切换至Boost工作模式以完成所述控制开关(2)对应的电池(11)对其前端相邻电池(11)进行充电，或控制所述控制开关(2)开启且控制其对应的所述双向DCDC模块(3)切换至Buck工作模式以完成所述控制开关(2)对应的电池(11)的后端相邻电池(11)对其进行充电。
2.根据权利要求1所述的电池组的主动均衡电路，其特征在于，所述控制开关(2)包括第一PMOS管(21)、第一电阻支路(22)和第二PMOS管(23)，所述第一PMOS管(21)的漏极和所述控制开关(2)对应电池(11)的第二端口电连接，所述第二PMOS管(23)的漏极和所述控制开关(2)对应电池(11)的第一端口电连接，所述第一PMOS管(21)的源极和所述第一PMOS管(21)的源极均与所述第一电阻支路(22)的一端电连接，所述第一PMOS管(21)的栅极和所述第一PMOS管(21)的栅极均与所述第一电阻支路(22)的另一端电连接。
3.根据权利要求2所述的电池组的主动均衡电路，其特征在于，所述控制开关(2)还包括光耦(24)，所述光耦(24)的光控晶闸管的负极和所述控制开关(2)对应的电池(11)的后端相邻电池(11)的负极电连接，所述光控晶闸管的正极和所述第一PMOS管(21)的栅极电连接。
4.根据权利要求3所述的电池组的主动均衡电路，其特征在于，所述光耦(24)的发光二极管的正极接高电平，所述发光二极管的负极通过第二电阻支路(25)和MCU的使能端口连接，所述光耦(24)用于当所述MCU控制其使能端口输出低电平时控制所述光控晶闸管的正极输出低电平，以控制所述第一PMOS管(21)和所述第二PMOS管(23)导通。
5.根据权利要求1所述的电池组的主动均衡电路，其特征在于，所述双向DCDC模块(3)包括第一NMOS管(31)、第二NMOS管(32)和电感(33)，所述电感(33)一端用于与所述第一端口连通，所述第一NMOS管(31)的源极和所述第二NMOS管(32)的漏极均和所述电感(33)的另一端电连接，所述第一NMOS管(31)的漏极和所述第三端口电连接，所述第二NMOS管(32)的源极和所述第二端口电连接，所述双向DCDC模块(3)通过控制所述第一NMOS管(31)和所述第二NMOS管(32)是否导通完成Boost工作模式和Buck工作模式之间的切换。
6.一种主动均衡方法，所述方法基于如权利要求1-5任一项所述的电池组的主动均衡电路实现的，其特征在于，包括：
获取电池组(1)中各个电池(11)的实时电压以及平均电压；
根据各个电池(11)的实时电压选取出实时电压最高的电池(11)作为第一目标电池；
根据所述第一目标电池的相邻的两个电池(11)的实时电压选取二者中实时电压较低的电池(11)作为第二目标电池；
控制所述第一目标电池和所述第二目标电池中位于前端的电池(11)对应的控制开关(2)导通，且控制所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电；
当所述第一目标电池的实时电压与所述平均电压的差值小于压差阈值时，结束所述第一目标电池对所述第二目标电池的充电过程。
7.根据权利要求6所述的主动均衡方法，其特征在于，控制所述第一目标电池和所述第二目标电池中位于前端的电池(11)对应的控制开关导通，包括：
判断第二目标电池是否位于第一目标电池前端；
若是，则控制第二目标电池对应的控制开关(2)导通；
若否，则控制第一目标电池对应的控制开关(2)导通。
8.根据权利要求7所述的主动均衡方法，其特征在于，控制所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电，包括：
当第二目标电池为与第一目标电池前端连接的相邻电池(11)时，则控制所述第二目标电池对应的双向DCDC模块(3)切换至Boost工作模式，以使所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电；
当第二目标电池为与第一目标电池后端连接的相邻电池(11)时，则控制所述第一目标电池对应的双向DCDC模块(3)切换至Buck工作模式，以使所述第一目标电池对所述第二目标电池进行充电。
9.根据权利要求6-8任一项所述的主动均衡方法，其特征在于，结束所述第一目标电池对所述第二目标电池的充电过程，之后包括：
获取各个电池(11)的实时电压以及对应的平均电压；
若实时电压最高的电池(11)的实时电压与平均电压的差值小于压差阈值，且平均电压与实时电压最低的电池(11)的实时电压的差值小于压差阈值时，则结束对电池组(1)中电池(11)的电压均衡过程；
若存在电压最高的电池(11)的实时电压与平均电压的差值大于等于压差阈值，或平均电压与实时电压最低的电池(11)的实时电压的差值大于等于压差阈值时，则继续选取当前时刻下实时电压最高的电池(11)作为新的第一目标电池，且从分别与所述第一目标电池前端和后端相邻连接的两个电池(11)中的选取实时电压较低的电池(11)作为新的第二目标电池，以完成新的第一目标电池对新的第二目标电池的充电过程；
循环直至实时电压最高的电池(11)的实时电压与平均电压的差值、平均电压与实时电压最低的电池(11)的实时电压的差值均小于压差阈值时，结束对电池组(1)中电池(11)的电压均衡过程，以实现电池组(1)中所有电池(11)之间的电压均衡。
10.一种主动均衡方法，所述方法基于如权利要求1-5任一项所述的电池组的主动均衡电路实现的，其特征在于，包括：
获取电池组(1)中各个电池(11)的实时电压以及平均电压；
根据各个电池(11)的实时电压选取出实时电压最低的电池(11)作为第一目标电池；
根据所述第一目标电池的相邻的两个电池(11)的实时电压选取二者中实时电压较高的电池(11)作为第二目标电池；
当第二目标电池为与第一目标电池前端连接的相邻电池(11)时，则控制第二目标电池对应的控制开关(2)导通，且控制所述第二目标电池对应的双向DCDC模块(3)切换至Buck工作模式，以使所述第二目标电池对所述第一目标电池进行充电；
当第二目标电池为与第一目标电池后端连接的相邻电池(11)时，则控制第一目标电池对应的控制开关(2)导通，切控制所述第一目标电池对应的双向DCDC模块(3)切换至Boost工作模式，以使所述第二目标电池对所述第一目标电池进行充电；
当所述第一目标电池的实时电压与所述平均电压的差值小于压差阈值时，结束所述第二目标电池对所述第一目标电池的充电过程。
CN202211334862.9A 2022-10-28 2022-10-28 一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法 Active CN115622187B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211334862.9A CN115622187B (zh) 2022-10-28 2022-10-28 一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211334862.9A CN115622187B (zh) 2022-10-28 2022-10-28 一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115622187A CN115622187A (zh) 2023-01-17
CN115622187B true CN115622187B (zh) 2024-06-14

Family

ID=84875586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211334862.9A Active CN115622187B (zh) 2022-10-28 2022-10-28 一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115622187B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116400214B (zh) * 2023-06-07 2023-09-15 杭州华塑科技股份有限公司 一种开关故障检测***及检测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104410133A (zh) * 2014-12-19 2015-03-11 山东大学 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法
CN105391113A (zh) * 2015-09-28 2016-03-09 欣旺达电子股份有限公司 动力电池的主动无损双向均衡方法、装置和电路

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104135047B (zh) * 2014-07-16 2016-08-03 国家电网公司 串联蓄电池组的主动被动协同混合均衡电路及均衡方法
CN107404138A (zh) * 2017-07-31 2017-11-28 惠州市蓝微新源技术有限公司 一种主动均衡电路
CN109802460A (zh) * 2019-01-23 2019-05-24 中山华野新能源有限公司 电池管理***的主动均衡从控模块
CN110474386B (zh) * 2019-07-25 2020-12-08 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 一种储能电池***多层级主动均衡电路及控制方法
CN110601296A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 江西恒动新能源有限公司 一种电池管理***主动均衡电路
CN110707783B (zh) * 2019-10-31 2023-01-17 上海科技大学 基于LLC和Buck-Boost的复合型层级电池均衡电路
CN111572405A (zh) * 2020-05-22 2020-08-25 安徽安凯汽车股份有限公司 一种锂电池主动均衡***及方法
CN111697667B (zh) * 2020-07-08 2023-11-24 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于升降压电路的锂电池均衡装置及其均衡方法
CN112086698A (zh) * 2020-09-28 2020-12-15 安徽瑞赛克再生资源技术股份有限公司 一种退役动力电池梯次利用的主动均衡电路及方法
CN115189450B (zh) * 2022-09-09 2022-12-30 杭州华塑科技股份有限公司 一种应用于储能***的电池组均衡方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104410133A (zh) * 2014-12-19 2015-03-11 山东大学 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法
CN105391113A (zh) * 2015-09-28 2016-03-09 欣旺达电子股份有限公司 动力电池的主动无损双向均衡方法、装置和电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN115622187A (zh) 2023-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114709896B (zh) 一种基于重构的电池充放电***及充放电控制方法
US10374445B2 (en) Isolated bidirectional constant-current maintenance system based on power supply source of shared device
CN101800344A (zh) 一种用于锂离子动力蓄电池的充电方法
CN110323803B (zh) 一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器
CN202564995U (zh) 一种多路电池组充放电控制装置
CN115622187B (zh) 一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法
CN201204476Y (zh) 多节串联电池电压均衡电路
Reynaud et al. Active balancing circuit for advanced lithium-ion batteries used in photovoltaic application
CN211830247U (zh) 一种多电池充放电控制装置和***
CN107658925A (zh) 电池模组的控制***
CN204947676U (zh) 一种电池组分层均衡电路
CN111431240A (zh) 一种提升终端设备充电速率和效率的电池模块及其工作方法
CN110661316A (zh) 一种电池储能电路的控制方法及其***
CN206164123U (zh) 电池组***主动均衡设备
CN106786865B (zh) 一种基于电容储能的串联电池组双向无损均衡电路
CN116154888A (zh) 簇间环流抑制***及方法
CN112838653A (zh) 一种基于电池模组的电池组均衡控制电路及方法
CN202150719U (zh) 蓄电池组互充式节能充电电路
CN107453452B (zh) 一种基于负载开关的多电芯串联锂电池
CN203086176U (zh) 用于串联电池组的充电控制装置
CN105576307A (zh) 光伏***中蓄电池的充放电方法
CN114928127B (zh) 模块化电池***及均衡控制方法
CN217984572U (zh) 一种多电芯串联电压均衡电路
CN116566023B (zh) 一种锂电池组主动均衡电路
CN203536996U (zh) 一种给串联锂电池组中的单体电池充电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant