一種動力電池組均衡電路的製作方法

2023-09-17 10:52:10

專利名稱：一種動力電池組均衡電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池管理技術領域，具體的說涉及一種動力電池組均衡電路。
背景技術：
現有的電池組均衡技術，大致可以分為能量耗散型和能量非耗散型。能量耗散型 是在當某些單體電池偏高時，在其上並聯一個分流電阻，將多餘的能量已熱量的方式消耗， 使整體電壓達到平衡。這種方法一方面導致能量的浪費，另一方面由於均衡時間的限制，使 分流產生大量的熱，尤其在大容量的電池組中，導致熱管理變得更加困難。能量非耗散型一 般是利用電感或電容等儲能元件，把能量高的單體電池的能量轉移到能量低的電池上。此 種方法能量消耗很小，但是當能量低的單體電池與能量高的單體電池距離很遠時，所需的 時間也很長，不適合多串的電池組。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術存在的上述不足，提供一種動力電池組均衡 電路，可以無能量損耗的、快速的實現動力電池組的均衡，且在電池組充電、放電和靜置時 都能使其保持均衡。為了解決上述目的，本實用新型採取的技術方案是一種動力電池組均衡電路，所述動力電池組至少由兩個電池單體串聯構成，該均 衡電路包括對所述動力電池組進行採樣的電壓採集模塊，用於對電池單體進行充電或放電 的輔助電源和雙向DC/DC變換器，將所述雙向DC/DC變換器的正向功率流輸出端與電池組 相連的繼電器網絡，用於控制繼電器網絡中各個繼電器的開合和雙向DC/DC變換器的功率 流向的控制模塊；所述控制模塊分別與雙向DC/DC變換器的控制端和電壓採集模塊的輸出 端連接，所述輔助電源和雙向DC/DC變換器的正向功率流輸入端連接。上述的動力電池組均衡電路中，所述繼電器網絡是由個數與電池單體個數相同的 雙觸點常開繼電器構成，每個雙觸點常開繼電器均具有兩個開閉部件，其中一個開閉部件 具有第一埠和第二埠，另一個開閉部件具有第三埠和第四埠 ；每個雙觸點常開繼 電器的開閉狀態由所述控制模塊控制；電池單體與雙觸點常開繼電器之間一一對應，每個 電池單體的兩端與相對應的一個雙觸點常開繼電器連接，由控制模塊通過雙觸點常開繼電 器控制電池單體與雙向DC/DC變換器之間的連接和斷開。上述的動力電池組均衡電路中，相互對接的一個電池單體與一個雙觸點常開繼電 器中，雙觸點常開繼電器的第一埠與電池單體的正極連接，第三埠與電池單體負極連 接，第二埠與雙向DC/DC變換器正向功率流輸出端的正極連接，第四埠與雙向DC/DC變 換器正向功率流輸出端的負極連接。上述均衡電路具體工作過程如下步驟1、控制模塊根據電壓採集模塊的信號，確定待均衡的電池單體和雙向DC/DC 變換器的功率流向；[0010]步驟2、控制模塊通過控制繼電器網絡將所述待均衡的電池單體與雙向DC/DC變 換器相連，並啟動雙向DC/DC變換器；步驟3、輔助電源通過雙向DC/DC變換器對待均衡電池單體進行充電或放電。上述的均衡過程中，當待均衡的電池單體包含多個時，輔助電源優先對最大待均 衡電池單體進行均衡；所有待均衡電池單體中，所述最大待均衡電池單體的電壓與控制模 塊設定的電池單體均衡電壓之差最大。上述的均衡過程中，控制模塊通過控制與待均衡的電池單體連接的雙觸點常開繼 電器的閉合，使所述待均衡的電池單體與雙向DC/DC變換器相連。上述的均衡過程中，當待均衡電池單體的電壓低於所述電池單體均衡電壓時，控 制模塊控制雙向DC/DC變換器的功率流向為從輔助電源流向待均衡電池單體，輔助電源通 過雙向DC/DC變換器對待均衡電池單體進行充電；當待均衡電池單體的電壓高於所述電池 單體均衡電壓時，控制模塊控制雙向DC/DC變換器的功率流向為從待均衡電池單體流向輔 助電源，待均衡電池單體通過雙向DC/DC變換器對輔助電源進行充電。在上述方法中，當待均衡的電池單體包含多個時，輔助電源優先對最大待均衡的 電池單體進行均衡。所述最大待均衡電池單體為電池單體電壓與控制模塊設定的均衡電壓 差最大的電池單體。本實用新型由於在動力電池組中採用了上述均衡電路和方法，與現有技術相比， 具有如下優點和效果本實用新型可以無能量損耗的、快速的實現動力電池組的均衡，且在電池組充電、 放電和靜置時都能使其保持均衡；能保證電池單體之間的電壓差不超過控制模塊設定的 值，改善了電池單體間的不均衡。同時，還可以用較高的電流對電池組進行快速均衡，且均 衡過程中能量損耗很小。在電池組充電、放電和靜置時都能使其保持均衡。

圖1是本實用新型的總體結構圖。圖2為雙觸點常開繼電器中開閉部件的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明，但本實用新型的保護 範圍和實施不限於此。參見圖1，圖1給出了本實用新型示例的均衡電路的總體結構圖，其中，動力電池 組1由C1、C2……、Cn等η個電池單體串聯而成，η>1,雙刀常開繼電器Κ1、Κ2……、Kn組 成繼電器網絡2，所述繼電器網絡是由個數與電池單體個數相同的雙觸點常開繼電器構成， 其中21為繼電器網絡2的正極接口，22為繼電器網絡2的負極接口。雙向DC/DC變換器5 的功率流正向輸出端7的正極與繼電器網絡正極接口 21相連，負極與繼電器網絡負極接口 相連，功率流正向輸入端8與輔助電源6連接，雙向DC/DC變換器的控制端9與控制模塊4 相連。電壓採集模塊3由電壓採樣電路和接口電路組成，用來採集各個電池單體的電壓，控 制模塊4根據電壓採集模塊的信號來控制雙向DC/DC變換器5的開閉和工作模式，以及繼 電器網路2的切換，控制模塊4可以採用由接口電路、單片機和驅動電路組成。[0022]圖2為雙觸點常開繼電器中開閉部件的示意圖，所述繼電器網絡是由個數與電池 單體個數相同的雙觸點常開繼電器構成，每個雙觸點常開繼電器均具有兩個開閉部件，其 中一個開閉部件具有第一埠和第二埠，另一個開閉部件具有第三埠和第四埠 ；每 個雙觸點常開繼電器的開閉狀態由所述控制模塊控制；電池單體與雙觸點常開繼電器之間 一一對應，每個電池單體的兩端與相對應的一個雙觸點常開繼電器的兩個埠對接，雙觸 點常開繼電器的另外兩個埠與雙向DC/DC變換連接，由控制模塊通過雙觸點常開繼電器 控制電池單體與雙向DC/DC變換器之間的連接和斷開。從圖1可知，相互對接的一個電池單體與一個雙觸點常開繼電器中，雙觸點常 開繼電器的第一埠與電池單體的正極連接，第三埠與電池單體負極連接，第二埠與 雙向DC/DC變換器正向功率流輸出端的正極連接，第四埠與雙向DC/DC變換器正向功率 流輸出端的負極連接。工作過程中，控制模塊4根據電壓採集模塊的信號來決定是否需要均衡和待均衡 的電池單體，採用充低放高的方法。當待均衡的電池單體電壓過低時，控制模塊控制相應的繼電器，將待均衡的電池 單體與雙向DC/DC變換器5接通，並給雙向DC/DC變換器5發送啟動信號和正向工作模式 信號。所述正向工作模式下能量是從雙向DC/DC變換器5的功率流正向輸入端流向功率流 正向輸出端，輔助電源6給待均衡的電池單體充電。當待均衡的電池單體電壓過高時，控制模塊控制相應的繼電器，將待均衡的電池 單體與雙向DC/DC變換器5接通，並給雙向DC/DC變換器5發送啟動信號和逆向工作模式 信號。所述逆向工作模式下能量是從雙向DC/DC變換器5的功率流正向輸出端流向功率流 正向輸入端，待均衡的電池單體給輔助電源6充電。
權利要求一種動力電池組均衡電路，所述動力電池組至少由兩個電池單體串聯構成，其特徵在於該均衡電路包括對所述動力電池組進行採樣的電壓採集模塊，用於對電池單體進行充電或放電的輔助電源和雙向DC/DC變換器，將所述雙向DC/DC變換器的正向功率流輸出端與電池組相連的繼電器網絡，用於控制繼電器網絡中各個繼電器的開合和雙向DC/DC變換器的功率流向的控制模塊；所述控制模塊分別與雙向DC/DC變換器的控制端和電壓採集模塊的輸出端連接，所述輔助電源和雙向DC/DC變換器的正向功率流輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的動力電池組均衡電路，其特徵在於，所述繼電器網絡是由個 數與電池單體個數相同的雙觸點常開繼電器構成，每個雙觸點常開繼電器均具有兩個開閉 部件，其中一個開閉部件具有第一埠和第二埠，另一個開閉部件具有第三埠和第四 埠 ；每個雙觸點常開繼電器的開閉狀態由所述控制模塊控制；電池單體與雙觸點常開繼 電器之間一一對應，每個電池單體的兩端與相對應的一個雙觸點常開繼電器連接。
3.根據權利要求2所述的動力電池組均衡電路，其特徵在於，相互對接的一個電池單 體與一個雙觸點常開繼電器中，雙觸點常開繼電器的第一埠與電池單體的正極連接，第 三埠與電池單體負極連接，第二埠與雙向DC/DC變換器正向功率流輸出端的正極連 接，第四埠與雙向DC/DC變換器正向功率流輸出端的負極連接。
專利摘要本實用新型公開了一種動力電池均衡電路，用於為含有至少兩個電池單體的動力電池組進行均衡，所述裝置包括至少兩個電池單體的電池組，採集電池單體電壓的採樣模塊，控制模塊，為電池單體充放電用的雙向DC/DC變換器和輔助電源，和連接電池組與雙向DC/DC變換器的繼電器網路。均衡過程中，控制模塊根據採樣模塊的數據來確定待均衡的電池單體，並控制雙向DC/DC變換器的開閉和工作模式，以及控制繼電器網絡的切換，達到對待均衡電池單體進行充電或放電。本實用新型能保證電池單體之間的電壓差不超過控制模塊設定的值，改善了電池單體間的不均衡。
文檔編號H02J7/00GK201766384SQ20102051307
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月1日 優先權日2010年9月1日
發明者周凱, 康龍雲, 朱洪波, 王靜 申請人:華南理工大學