CN204216177U - 电池包均衡设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种电池包均衡设备，包括：开关阵列，开关阵列包括电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关；电池均衡装置，电池均衡装置包括电流源和控制器，电池均衡装置具有与电流源相连的市电接口、电池包充/放电接口和单体电池充/放电接口，控制器根据电池包和多个单体电池的电压值对电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关进行控制。本实用新型实施例的电池包均衡设备，通过根据电池包和多个单体电池的电压值对电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关进行控制，实现对单体电池进行充放电和均衡电量，避免单体电池出现过放或过冲和单体电池间电压差距过大现象，简单便携，使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及动力电池技术领域，特别涉及一种电池包均衡设备。
背景技术
电池包是由很多电池串联而成，由于电池间的不一致性，放置一段时间后，电池自放电量不一致，导致一些电池过放等问题。因此，电池包均衡作为电池串联成组使用的核心问题，引起了广泛关注，当前国内外对串联电池包均衡技术领域的研究非常活跃，因为电池包的有效合理均衡不仅是安全使用电池包的基础，而且还影响到整个电池包的使用寿命。
在相关技术中，对于长期放置不用的电池包，通过采用定期给电池包充电的方法，从而解决电池包因长期放置导致电池自放电以使电压过放问题。现阶段有两种方式：一种是直接给电池包的所有单体电池进行统一充电；另一种是通过均衡管理***来使电池包的单体电池电压基本保持一致。
然而，由于单体电池的不一致性，对于第一种方法而言，其势必通过使某个单体电池或某些单体电池出现过冲的风险为代价，从而解决某些单体电池的电压过放问题，却会导致新的问题出现。对于第二种方法而言，一般带有均衡***的电池包工作时，需要整个电池包***协调合作，由于电池包***会很庞大，充电电压会很高，对于仅为了使某些单体电池的电压不出现过放现象来说，***显得较为复杂，实现方式很不方便，大材小用，并且无形中增加了巨大的成本。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的目的在于提出一种简单便携、使用方便的电池包均衡设备。
为达到上述目的，本实用新型提出了一种电池包均衡设备，所述电池包包括依次串联的多个单体电池，所述电池包均衡设备包括：开关阵列，所述开关阵列包括电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关，所述电池包充/放电开关与所述电池包相连，所述多个单体电池充/放电开关一一对应地与所述多个单体电池相连；电池均衡装置，所述电池均衡装置包括电流源和控制器，所述电池均衡装置具有与所述电流源相连的市电接口、电池包充/放电接口和单体电池充/放电接口，所述电池包充/放电接口与所述电池包充/放电开关相连，所述单体电池充/放电接口与所述多个单体电池充/放电开关相连，所述控制器根据所述电池包和所述多个单体电池的电压值对所述电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关进行控制。
根据本实用新型提出的电池包均衡设备，通过根据电池包和多个单体电池的电压值对电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关进行控制，实现对单体电池进行充放电和均衡电量，避免单体电池出现过放或过冲和单体电池间电压差距过大现象，功能强大，简单便携，使用方便，成本低。
另外，根据本实用新型上述的电池包均衡设备还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型的一个实施例中，上述电池包均衡设备还包括多个放电器件，所述开关阵列还包括多个单体电池自放电开关，所述多个单体电池自放电开关分别通过所述多个放电器件一一对应地与所述多个单体电池相连，所述多个单体电池自放电开关由所述控制器控制。
优选地，在本实用新型的一个实施例中，所述多个放电器件可以为电阻。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述电池包充/放电开关包括分别与所述电池包的正极和负极相连的电池包正极控制开关和电池包负极控制开关。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述单体电池充/放电开关分别包括与对应的单体电池的正极和负极相连的单体电池正极控制开关和单体电池负极控制开关。
优选地，在本实用新型的一个实施例中，述电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关均可以为继电器。
优选地，在本实用新型的一个实施例中，所述控制器可以为单片机。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型一个实施例的电池包均衡设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的电池包均衡设备。参照图1所示，电池包100包括依次串联的多个单体电池(如图中单体电池N1、单体电池N2、…、单体电池Nn)，该电池包均衡设备10包括：开关阵列200和电池均衡装置300。
其中，开关阵列200包括电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关，电池包充/放电开关与电池包100相连，多个单体电池充/放电开关一一对应地与多个单体电池相连。电池均衡装置300包括电流源301和控制器302，电池均衡装置300具有与电流源301相连的市电接口(如图中接口a和接口b)、电池包充/放电接口(如图中接口c和接口d)和单体电池充/放电接口(如图中接口e和接口f)，电池包充/放电接口与电池包充/放电开关相连，单体电池充/放电接口与多个单体电池充/放电开关相连，控制器302根据电池包100和多个单体电池的电压值对电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关进行控制。
优选地，在本实用新型的一个实施例中，控制器302可以为单片机。单片机的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。
具体地，在本实用新型的一个实施例中，参照图1所示，电池包充/放电开关包括分别与电池包100的正极和负极相连的电池包正极控制开关S0和电池包负极控制开关Cn+1。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，单体电池充/放电开关分别包括与对应的单体电池的正极和负极相连的单体电池正极控制开关和单体电池负极控制开关(例如图中与单体电池N2的正极和负极相连的单体电池正极控制开关C1和单体电池负极控制开关S2)。
优选地，在本实用新型的一个实施例中，电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关均可以为继电器。继电器具有扩大控制范围、放大、综合信号、自动、遥控和监测等作用。
在本实用新型的一个实施例中，电池包100经过长时间放置后，电池包内单体电池的一致性难以保证，故会出现有些单体电池自放电较快，电压较其他电池单体较低的现象，此时，可以通过本实用新型实施例的电池包均衡设备10实现对低电压的单体电池进行充电和均衡处理。
其中，参照图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，控制器300通过市电接口与220V交流电相连，打开电池包均衡设备10的开关。举例而言，当检测到单体电池N2的电压过低时，将电池包正极控制开关S0和电池包负极控制开关Cn+1设为闭合状态，其他开关必须为打开状态(否则有短路的危险)，从而能量存储在隔离电流源即电流源301内，然后打开电池包正极控制开关S0和电池包负极控制开关Cn+1，控制器302如MCU(MicroControl Unit，微控制单元)根据单体电池N2的电压值控制单体电池正极控制开关C1和单体电池负极控制开关S2的导通时间，实现对单体电池N2的充电均衡，使得单体电池N2的电压升高，当达到目标电压值时，停止充电均衡。其中，当整个电池包100需要充电时，通过220V交流电转换为恒流为电池包100进行充电。本实用新型实施例的电池包设备均衡设备10既能为长时间放置的电池包10(例如电池工厂中组装完成的电池包)充电，又能保持单体电池的电压基本一致，通过220V交流电提供电源，实现对单体电池进行充放电和均衡电量。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的电池包均衡设备10还包括多个放电器件，开关阵列200还包括多个单体电池自放电开关(如图中单体电池自放电开关Z1、单体电池自放电开关Z2、…、单体电池自放电开关Zn)，多个单体电池自放电开关分别通过多个放电器件一一对应地与多个单体电池相连，多个单体电池自放电开关由控制器302控制。
其中，在本实用新型的一个实施例中，多个放电器件可以为电阻，例如图中单体电池自放电开关Z2通过放电器件R2对应地与单体电池N2相连。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，参照图1所示，当检测到单体电池N2的电压过高时，第一种方法是能量转移型放电，即将单体电池正极控制开关C1和单体电池负极控制开关S2设为闭合状态，其他开关必须为打开状态(否则有短路的危险)，从而能量存储在电流源301内，然后打开单体电池正极控制开关C1和单体电池负极控制开关S2，控制器302控制电池包正极控制开关S0和电池包负极控制开关Cn+1导通，实现能量向整体电池包中的转移。第二种方法是消耗型放电，即将单体电池自放电开关Z2设为闭合状态，其他开关为打开状态，从而单体电池N2通过放电器件R2放电，待单体电池N2的电压值下降至目标电压值时，停止放电。
本实用新型实施例的电池包均衡设备10实现了一种既能对电池包100充电又能对单体电池进行均衡的装置，即可通过电流源301对需要均衡的单体电池进行能量转移型充放电又能对其进行能量消耗型放电，提高了能源利用率和充电效率，根据不同场合使用不同方式，功能强大，且减少了对单体电池的损耗，延长了电池的使用寿命，以及本实用新型实施例的电池包均衡设备10体积小，便携式，方便使用，对于长时间放置的电池包中单体电池单体寿命和性能的保护不言而喻。
根据本实用新型提出的电池包均衡设备，通过根据电池包和多个单体电池的电压值对电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关进行控制，实现对单体电池进行充放电和均衡电量，避免单体电池出现过放或过冲和单体电池间电压差距过大现象，并且可以根据不同场合对单体电池进行能量转移型充放电或者进行能量消耗型充放电，功能强大，简单便携，使用方便，成本低，并且应用领域广泛，很好地保证了电池包的使用寿命。
应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种电池包均衡设备，其特征在于，所述电池包包括依次串联的多个单体电池，所述电池包均衡设备包括：
开关阵列，所述开关阵列包括电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关，所述电池包充/放电开关与所述电池包相连，所述多个单体电池充/放电开关一一对应地与所述多个单体电池相连；
电池均衡装置，所述电池均衡装置包括电流源和控制器，所述电池均衡装置具有与所述电流源相连的市电接口、电池包充/放电接口和单体电池充/放电接口，所述电池包充/放电接口与所述电池包充/放电开关相连，所述单体电池充/放电接口与所述多个单体电池充/放电开关相连，所述控制器根据所述电池包和所述多个单体电池的电压值对所述电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关进行控制。
2.根据权利要求1所述的电池包均衡设备，其特征在于，还包括多个放电器件，所述开关阵列还包括多个单体电池自放电开关，所述多个单体电池自放电开关分别通过所述多个放电器件一一对应地与所述多个单体电池相连，所述多个单体电池自放电开关由所述控制器控制。
3.根据权利要求2所述的电池包均衡设备，其特征在于，所述多个放电器件为电阻。
4.根据权利要求1所述的电池包均衡设备，其特征在于，所述电池包充/放电开关包括分别与所述电池包的正极和负极相连的电池包正极控制开关和电池包负极控制开关。
5.根据权利要求1所述的电池包均衡设备，其特征在于，所述单体电池充/放电开关分别包括与对应的单体电池的正极和负极相连的单体电池正极控制开关和单体电池负极控制开关。
6.根据权利要求1所述的电池包均衡设备，其特征在于，所述电池包充/放电开关和多个单体电池充/放电开关均为继电器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池包均衡设备，其特征在于，所述控制器为单片机。
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