CN204089239U - 一种单体蓄电池动态均衡充电电路 - Google Patents

一种单体蓄电池动态均衡充电电路 Download PDF

Info

Publication number
CN204089239U
CN204089239U CN201420429534.1U CN201420429534U CN204089239U CN 204089239 U CN204089239 U CN 204089239U CN 201420429534 U CN201420429534 U CN 201420429534U CN 204089239 U CN204089239 U CN 204089239U
Authority
CN
China
Prior art keywords
cell batteries
charging
batteries
electrically connect
dynamic equalization
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201420429534.1U
Other languages
English (en)
Inventor
杨立永
胡敦利
陈智刚
杨硕
袁伟杰
翟飞
岳彦哲
吴小朋
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.)
North China University of Technology
Original Assignee
North China University of Technology
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 North China University of Technology filed Critical North China University of Technology
Priority to CN201420429534.1U priority Critical patent/CN204089239U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204089239U publication Critical patent/CN204089239U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本实用新型涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种单体蓄电池动态均衡充电电路，它采用如下的技术方案：其单体蓄电池动态均衡充电电路包括一单体蓄电池，该单体蓄电池一端与充电电感L电联接，该单体蓄电池另一端与可控开关功率器件VT一端电联接；所述可控开关功率器件VT另一端与二极管VD一端电联接，该二极管VD另一端与储能电容C的一端电联接；它对单体蓄电池的充电过程进行独立管理，对充电电流或充电电压进行控制，使所有单体蓄电池都工作在最优状态，以提高单体蓄电池的使用寿命，并可以在不影响其他单体蓄电池充电的情况下，切除发生故障的单体蓄电池，提高整个蓄电池组的可靠性。

Description

一种单体蓄电池动态均衡充电电路
【技术领域】
本实用新型涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种单体蓄电池动态均衡充电电路。 
【背景技术】
目前蓄电池均衡电路主要有两类，能量消耗型和能量非消耗型。在能量消耗型均衡电路中，给蓄电池组中的每节单体蓄电池并联一个分流电阻，将多容量单体蓄电池中的多余能量消耗掉，达到均衡目的。在能量非消耗型均衡电路中，采用电感、电容作为储能元件，利用常见电源变换电路将多余能量在电池间进行重新分配，达到电池间能量的转移。 
能量消耗型电池均衡电路存在的问题是，需要通过导通单体均衡模块中的分流电阻，把多余的能量转化为热能消耗掉，导致这种均衡电路效率低下，无法控制分流电流，因此存在能量浪费和热管理问题。 
变压器非消耗型均衡电路存在的问题是次级绕组不能完全匹配，很难补偿漏感电压差，不容易模块化，而且单体蓄电池的电压无法测量。 
变流器非消耗型均衡电路的基本思想是把电压高的单体蓄电池中的能量，通过变流器转移到其他单体蓄电池中，不同程度上存在着效率低下，无法精确控制分流电流的大小和热管理问题。 
可见，以上各种均衡方案虽然能够实现电池充电的均衡，但是都无法做到对电池组中的每个单体蓄电池进行精确的充电管理，而且若电池组中的某一个或几个单体蓄电池损坏，则整个电池组就无法继续工作，不利于提高整个电池组的寿命和可靠性。 
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的单体蓄电池动态均衡充电电路，它对单体蓄电池的充电过程进行独立管理，对充电电流或充电电压进行控制，使所有单体蓄电池都工作在最优状态，以提高单体蓄电池的使用寿命，并可以在不影响其他单体蓄电池充电的情况下，切除发生故障的单体蓄电池，提高整个蓄电池组的可靠性。 
本实用新型所述的一种单体蓄电池动态均衡充电电路，它包括一单体蓄电池，该单体蓄电池一端与充电电感L电联接，该单体蓄电池另一端与可控开关功率器件VT一端电联接；所述可控开关功率器件VT另一端与二极管VD一端电联接，该二极管VD另一端与储能电容C的一端电联接，该储能电容C的另一端与单体蓄电池一端电联接。 
采用上述结构后，本实用新型有益效果为：本实用新型所述的一种单体蓄电池动态均衡充电电路，它对单体蓄电池的充电过程进行独立管理，对充电电流或充电电压进行控制，使所有单体蓄电池都工作在最优状态，以提高单体蓄电池的使用寿命，并可以在不影响其他单体蓄电池充电的情况下，切除发生故障的单体蓄电池，提高整个蓄电池组的可靠性。 
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中： 
图1是本实用新型的单体蓄电池动态均衡充电电路的结构示意图； 
图2是本实用新型的n个带有新型动态均衡充电电路的单体蓄电池构成的蓄电池组。 
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。 
如图1所示，本具体实施方式所述的一种单体蓄电池动态均衡充电电路，它包括一单体蓄电池，该单体蓄电池一端与充电电感L电联接，该单体蓄电池另一端与可控开关功率器件VT一端电联接；所述可控开关功率器件VT另一端与二极管VD一端电联接，该二极管VD另一端与储能电容C的一端电联接，该储能电容C的另一端与单体蓄电池一端电联接。 
本实用新型中，其单体蓄电池动态均衡充电电路的充电电流控制方法，采用如下步骤： 
a.根据能量守恒原理，可计算出稳态时驱动VT的PWM波与充电电流、电容电压之间的关系； 
b.在一个开关周期内，忽略二极管、功率器件的管压降且忽略电池内阻时，并假定当驱动电压为高电平时功率器件导通，在一个PWM周期内，恒流源输出到充电回路中的能量为 
Ws＝uC×i0×Toff   (1) 
＝uC×i0×Toff
式中Ws——恒流源输出到充电回路中的能量； 
i0——恒流源输出的恒定电流； 
Toff——驱动脉冲PWM为低电平的时间； 
uC——电容C两端的电压。 
在一个PWM周期内，单体蓄电池吸收的能量为 
Wb＝Eb×i1×Ts   (2) 
式中Wb——单体蓄电池吸收的能量； 
Eb——单体蓄电池的电动势； 
i1——单体蓄电池的充电电流； 
Ts——驱动脉冲PWM的开关周期。 
根据能量守恒关系，恒流源输出到充电回路中的能量等于单体蓄电池吸收的能量，所以有 
uC×i0×Toff＝Eb×i1×Ts   (3) 
在稳态时，设等效电阻为R，有 
uC＝Eb+R×i1   (4) 
经过推导可得 
i 1 = E b × i 0 × T off E b × T s - R × i 0 × T off - - - ( 5 )
u C = E b + E b × i 0 × T off E b × T s - R × i 0 × T off R - - - ( 6 )
根据式(5)可知，通过控制功率器件VT的驱动脉冲，即Toff与Ts的比值，就可以实现对充电电流的控制； 
c.精确控制单体蓄电池的充电电流，可检测充电电流i1的大小，把检测值作为电流反馈信号，然后根据反馈信号调整VT的驱动脉冲，进而实现对充电电流的精确闭环控制。 
本实用新型中，其单体蓄电池动态均衡充电电路的充电电压控制方法，采用如下步骤： 
I.根据式(6)可知，通过控制功率器件VT的驱动脉冲，即Toff与Ts的比值，就可以实现对充电电压的控制； 
II.精确控制单体蓄电池的充电电压，可检测充电电压的大小，把检测值 作为反馈信号，然后根据反馈信号调整VT的驱动脉冲，进而实现对充电电压的精确闭环控制。 
本实用新型中，如图1、图2所示，单体蓄电池动态均衡充电电路，其整个电路由恒流源供电，恒流源维持电流i0不变，i0的大小可根据具体使用条件进行设定。整个电路包括：可控开关功率器件VT、储能电容C、充电电感L和二极管VD；可控开关功率器件VT的作用是，当VT导通时，将AB点短路，恒流电流i0不流过单体蓄电池；当VT截止时，恒流电流i0给电容C充电，因此，可通过改变VT驱动脉冲的占空比，实现对电池充电电流i1的控制。储能电容C的作用是，保持充电电压的基本稳定，在VT截止时，恒流源给电容C充电，在VT导通时，储能电容C给电感L充电，保持充电电流i1的稳定。 
充电电感L的作用是，滤除充电电流i1中的纹波。 
二极管VD的作用是，使电流i1只能单向流动，当VT导通时，VT两端的电压为导通电压，若没有单向二极管，电容C短路，充电电路不能正常工作。而当VT截止时，恒流源通过单向二极管输送能量。 
本实用新型中，将若干个单体蓄电池组成蓄电池组时，其故障单体蓄电池的切除方法如下： 
首先，把一个带有动态均衡充电电路的单体蓄电池称为一个单元；图2中，将n个单元串联，就构成了一个蓄电池组，该蓄电池组的两端分别与恒流源的两端电连接。 
其次，本蓄电池组串联的单元个数n，由蓄电池组的工作电压决定。 
再次，当整个蓄电池组中，某一个单元或者几个单元出现故障时，则可以把故障单元的驱动脉冲完全设置为高电平，相当于把故障单元旁路，旁路故障单元可以保证其他单元正常充电。 
本实用新型的有益效果如下： 
(1)与能量消耗型均衡电路相比，本实用新型给出的新型单体蓄电池动态均衡充电电路不需要把电能消耗掉，提高了均衡电路的效率。 
(2)新型单体蓄电池动态均衡电路不需使用变压器，同时使用较少功率器件，结构简单。 
(3)能够精确控制蓄电池组中的单体蓄电池的充电电流； 
(4)能够精确控制蓄电池组中的单体蓄电池的充电电压； 
(5)可实现对蓄电池组中的各个单体蓄电池的独立充电，可以给不同的单体蓄电池设置不同的充电电压或充电电流。 
(6)可以在不影响其他单体蓄电池充电的情况下，切除故障的单体蓄电池。 
(7)可以提高单体蓄电池和蓄电池组的使用寿命； 
(8)可以提高蓄电池组的可靠性。 
本实用新型所述的一种单体蓄电池动态均衡充电电路，它对单体蓄电池的充电过程进行独立管理，对充电电流或充电电压进行控制，使所有单体蓄电池都工作在最优状态，以提高单体蓄电池的使用寿命，并可以在不影响其他单体蓄电池充电的情况下，切除发生故障的单体蓄电池，提高整个蓄电池组的可靠性。 
以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。 

Claims (1)

1.一种单体蓄电池动态均衡充电电路，其特征在于：它包括一单体蓄电池，该单体蓄电池一端与充电电感L电联接，该单体蓄电池另一端与可控开关功率器件VT一端电联接；所述可控开关功率器件VT另一端与二极管VD一端电联接，该二极管VD另一端与储能电容C的一端电联接，该储能电容C的另一端与单体蓄电池一端电联接。 
CN201420429534.1U 2014-08-01 2014-08-01 一种单体蓄电池动态均衡充电电路 Expired - Fee Related CN204089239U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201420429534.1U CN204089239U (zh) 2014-08-01 2014-08-01 一种单体蓄电池动态均衡充电电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201420429534.1U CN204089239U (zh) 2014-08-01 2014-08-01 一种单体蓄电池动态均衡充电电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204089239U true CN204089239U (zh) 2015-01-07

Family

ID=52181910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201420429534.1U Expired - Fee Related CN204089239U (zh) 2014-08-01 2014-08-01 一种单体蓄电池动态均衡充电电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204089239U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870997A (zh) * 2016-03-30 2016-08-17 北方工业大学 串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法
CN109444751A (zh) * 2018-12-27 2019-03-08 江苏南自通华电力自动化股份有限公司 一种蓄电池单体断裂在线支撑装置及方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870997A (zh) * 2016-03-30 2016-08-17 北方工业大学 串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法
CN105870997B (zh) * 2016-03-30 2018-05-22 北方工业大学 串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法
CN109444751A (zh) * 2018-12-27 2019-03-08 江苏南自通华电力自动化股份有限公司 一种蓄电池单体断裂在线支撑装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100581024C (zh) 蓄电池组或超级电容器组充放电快速均衡装置
CN106129509B (zh) 一种充放电控制器集成蓄电池
CN104659877B (zh) 一种基于共用设备供电电源的隔离双向恒流维护***
CN105406526A (zh) 新型Buck-Boost变换器及充放电电路与均衡电路的一体化设计电路
CN202145619U (zh) 双向dc/dc变换器
CN103023107A (zh) 新型的锂电池组无损均衡电路
CN104485703A (zh) 一种锂离子储能电池电压均衡方法及其电路
CN201821125U (zh) 一种锂离子电池均衡电路
CN104578288A (zh) 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法
CN104734260A (zh) 一种动力电池均衡充电方法及***
CN104734231A (zh) 基于双向直流变换器的串联电池组均衡装置和均衡方法
CN205195336U (zh) 一种电池组双向均衡充放电电路
CN102916470B (zh) 一种用于串联电池之间能量转移的电池能量转移电路
CN204089239U (zh) 一种单体蓄电池动态均衡充电电路
CN105262182A (zh) 一种电池组双向均衡充放电电路及其充放电控制实现方法
CN204376462U (zh) 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路
CN107302311A (zh) 用于无源感知网络的超低输入功率供能电路及采用该电路实现的供能方法
CN104242394A (zh) 串联电池主动均衡电路及其均衡方法
CN202737786U (zh) 太阳能供电电源及应用其的无线传感节点
CN102122903B (zh) 一种新型的太阳能光伏最大功率点跟踪***
CN205544356U (zh) 一种采用浮地式的恒压充电电路
CN104410117A (zh) 一种新型的蓄电池组充放电均衡器拓扑电路及其控制方法
CN104242395A (zh) 单变压器串联电池主动均衡电路及其均衡方法
CN204349478U (zh) 一种新型的蓄电池组充放电均衡器拓扑电路
CN202997599U (zh) 电池能量双向转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150107

Termination date: 20150801

EXPY Termination of patent right or utility model