CN213484531U - 一种电池化成分容的主动均衡电压电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力电子技术领域，公开了一种电池化成分容的主动均衡电压电路及电子设备，该电路包括N个最小电路单元；每个最小电路单元包括电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第一电容，第一开关的第一端与电池的正极连接，第二开关的第一端与电池的负极连接，第三开关的第一端与第一开关的第二端连接，第四开关的第一端与第二开关的第二端连接，第一电容的第一端与第一开关的第二端连接，第一电容的第二端与第二开关的第二端连接；其中，N个最小电路单元的第三开关的第二端相连接，N个最小电路单元的第四开关的第二端相连接。该电路能够实现实时均衡、均衡效率高，且具有均衡电路简单、成本低、均衡控制简单等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电池化成分容的主动均衡电压电路及电子设备。
背景技术
电池的化成与分容的过程需要对新电池的充放电进行操作。市面上的馈能式的化成分容设备、每颗电池需要配备独立的高精度的恒压、恒流变换器以及功率电缆，同时接线安装都比较复杂。在进一步设备成本的降低、生产效率的提高、变换器的效率提高的空间非常有限。
为了节省化成与分容设备的成本，馈能式串联化成成为一种趋势。串联的方式将各电池串联在同一个功率回路中，能够保证同一批次的电池充放电电流的一致性；***只用了一入一出两根，电池之间，只用短粗的短接线互联，极大精简了***总功率电缆长度，大大减少了电缆成本，降低电缆带来的额外损耗，提高了***效率，电缆简化，***的安装工作量大大降低，降低了人力成本；串联化成分容减少了恒流源的个数，比如N个电池串联、就可以减少N-1个恒流电源模块，N为大于1的整数。
当电池进入恒压阶段时，需要将每个电池从***中旁路出来，由各自的恒压模块接管，继续恒压充电电池化成。
现有技术中，恒压模块的结构可以如图1所示，各个电池(B1、B2……BN)都连接有独立的受控恒压模块，恒压模块包括开关和电阻，此时恒压模块是被动的均压模块，控制模块控制开关(K1、K2……或KN)导通，使开关对应的电阻负载(R1、R2……或RN)消耗能量较高的电池单体的能量，实现均压效果，但是这种恒压模块效率低，并且不能够实时均压。
实用新型内容
本实用新型提供了一种电池化成分容的主动均衡电压电路及电子设备，上述电池化成分容的主动均衡电压电路能够实现实时均衡、均衡效率高，且具有均衡电路简单、成本低、均衡控制简单等优点。
为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种电池化成分容的主动均衡电压电路，包括N个最小电路单元；
每个所述最小电路单元包括电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第一电容，所述第一开关的第一端与所述电池的正极连接，所述第二开关的第一端与所述电池的负极连接，所述第三开关的第一端与所述第一开关的第二端连接，所述第四开关的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述第一电容的第一端与所述第一开关的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述第二开关的第二端连接；其中，
N个所述最小电路单元的第三开关的第二端相连接，N个所述最小电路单元的第四开关的第二端相连接。
在一种可能的实施方式中，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关均为双向开关。
在一种可能的实施方式中，所述双向开关为继电器、金属-氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极性晶体管。
在一种可能的实施方式中，还包括稳压源，所述稳压源的第一端与N个所述最小电路单元的第三开关的第二端相连接，所述稳压源的第二端与N个所述最小电路单元的第四开关的第二端相连接。
在一种可能的实施方式中，每个所述最小电路单元中，所述电池与所述第一开关和/或第二开关之间具有限流单元或者保护器件。
在一种可能的实施方式中，所述第一开关与所述第二开关联动，所述第三开关与所述第四开关联动。
在一种可能的实施方式中，所述第一开关与所述第三开关的通断状态不同，所述第二开关与所述第四开关的通断状态不同。
本实用新型还提供一种电子设备，包括上述技术方案中提供的任意一种电池化成分容的主动均衡电压电路。
上述实用新型实施例提供的电池化成分容的主动均衡电压电路及电子设备中，包括N个最小电路单元，每个最小电路单元包括电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第一电容，该电池化成分容的主动均衡电压电路工作过程中，可以首先将每个最小电路单元的第一开关和第二开关闭合，第三开关和第四开关断开，每个最小电路单元中的电压与电池的电压相等，然后将每个最小电路单元的第一开关和第二开关断开，第三开关和第四开关闭合，N个第一电容并联连接，N个第一电容中电压高的电容向电压低的电容充电，实现N个第一电容的电压相等，最后，将每个最小电路单元的第一开关和第二开关闭合，第三开关和第四开关断开，每个最小电路单元中，若第一电容的电压大于电池的电压，则第一电容对电池充电，若第一电容的电压小于电池的电压，则第一电容吸收电池的能量，这样能够通过N个第一电容的中介均衡，实现N个电池的电压均衡。上述电池化成分容的主动均衡电压电路中，提供了一个电容无损主动电池化成分容的主动均衡电压电路，通过第一电容与开关结合，实现高能量电池充放电能量转移，能够在对电池充电时高能量电池向低能量电池单体之间的能量转移(高能量电池充电的能量减少)；放电时候，高能量电池比低能量电池放出更多的电能，能够实现实时均衡、均衡效率高，且具有均衡电路简单、成本低、均衡控制简单等优点。
附图说明
图1为现有技术中的恒压模块的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种电池化成分容的主动均衡电压电路的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种电池化成分容的主动均衡电压电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参考图2，本实用新型提供一种电池化成分容的主动均衡电压电路，包括N个最小电路单元01，其中N为大于1的正整数；
每个最小电路单元01包括电池BAT、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4以及第一电容C1，第一开关S1的第一端与电池BAT的正极连接，第二开关S2的第一端与电池BAT的负极连接，第三开关S3的第一端与第一开关S1的第二端连接，第四开关S4的第一端与第二开关S2的第二端连接，第一电容C1的第一端与第一开关S1的第二端连接，第一电容C1的第二端与第二开关S2的第二端连接；其中，
N个最小电路单元01的第三开关S3的第二端相连接，N个最小电路单元01的第四开关S4的第二端相连接。
上述实用新型实施例提供的电池化成分容的主动均衡电压电路中，包括N个最小电路单元01，每个最小电路单元01包括电池BAT、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4以及第一电容C1，该电池化成分容的主动均衡电压电路工作过程中，可以首先将每个最小电路单元的第一开关S1和第二开关S2闭合，第三开关S3和第四开关S4断开，每个最小电路单元01中C1的电压与电池BAT的电压相等，然后将每个最小电路单元的第一开关S1和第二开关S2断开，第三开关S3和第四开关S4闭合，N个第一电容C1并联连接，N个第一电容C1中电压高的电容向电压低的电容充电，实现N个第一电容C1的电压相等，最后，将每个最小电路单元的第一开关S1和第二开关S1闭合，第三开关S3和第四开关S4断开，每个最小电路单元中，若第一电容C1的电压大于电池BAT的电压，则第一电容C1对电池BAT充电，若第一电容C1的电压小于电池BAT的电压，则第一电容C1吸收电池BAT的能量，这样能够通过N个第一电容C1的中介均衡，实现N个电池BAT的电压均衡。上述电池化成分容的主动均衡电压电路中，提供了一个电容无损主动电池化成分容的主动均衡电压电路，通过第一电容与开关S1-S4结合，实现高能量电池充放电能量转移，能够在对电池充电时高能量电池向低能量电池单体之间的能量转移(高能量电池充电的能量减少)；放电时候，高能量电池比低能量电池放出更多的电能，能够实现实时均衡、均衡效率高，且具有均衡电路简单成本低、均衡控制简单等优点。
具体地，第一开关与第二开关可以联动，第三开关与第四开关可以联动，即第一开关S1和第二开关S2同时导通，第三开关S3和第四开关S4同时导通。
具体地，第一开关与所述第三开关的通断状态不同，第二开关与所述第四开关的通断状态不同，即第一开关S1和第三开关S3不同时导通，第二开关S2和第四开关S4不同时导通。
在具体地实施方式中，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4均为双向开关，例如，双向开关可以为继电器、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等组成的开关。
在另一种具体地实施方式中，如图3所示，还包括稳压源V，稳压源V的第一端与N个最小电路单元的第三开关的第二端相连接，稳压源V的第二端与N个最小电路单元的第四开关的第二端相连接。在开关S1和S2断开、开关S3和S4闭合时，N个第一电容C1的电压相等，稳压源V可以调节N个第一电容C1的电压的大小并保持N个第一电容C1电压的稳定，使电路均衡电压的效果更好。
在一种可能的实施方式中，每个最小电路单元01中，电池BAT与第一开关S1和/或第二开关S2之间具有限流单元或者保护器件，例如，电池与第一开关S1和/或第二开关S2之间可以连接保险丝，保护电路。
本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括上述技术方案中提供的任意一种电池化成分容的主动均衡电压电路。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种电池化成分容的主动均衡电压电路，其特征在于，包括N个最小电路单元；
每个所述最小电路单元包括电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第一电容，所述第一开关的第一端与所述电池的正极连接，所述第二开关的第一端与所述电池的负极连接，所述第三开关的第一端与所述第一开关的第二端连接，所述第四开关的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述第一电容的第一端与所述第一开关的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述第二开关的第二端连接；其中，
N个所述最小电路单元的第三开关的第二端相连接，N个所述最小电路单元的第四开关的第二端相连接。
2.如权利要求1所述的电池化成分容的主动均衡电压电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关均为双向开关。
3.如权利要求2所述的电池化成分容的主动均衡电压电路，其特征在于，所述双向开关为继电器、金属-氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极性晶体管。
4.如权利要求1-3任一项所述的电池化成分容的主动均衡电压电路，其特征在于，还包括稳压源，所述稳压源的第一端与N个所述最小电路单元的第三开关的第二端相连接，所述稳压源的第二端与N个所述最小电路单元的第四开关的第二端相连接。
5.如权利要求1所述的电池化成分容的主动均衡电压电路，其特征在于，每个所述最小电路单元中，所述电池与所述第一开关和/或第二开关之间具限流单元或者保护器件。
6.如权利要求1所述的电池化成分容的主动均衡电压电路，其特征在于，所述第一开关与所述第二开关联动，所述第三开关与所述第四开关联动。
7.如权利要求1所述的电池化成分容的主动均衡电压电路，其特征在于，所述第一开关与所述第三开关的通断状态不同，所述第二开关与所述第四开关的通断状态不同。
8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的电池化成分容的主动均衡电压电路。
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