一種能量補償式鋰電池均衡控制器的製作方法

2023-06-03 18:48:06 2

專利名稱：一種能量補償式鋰電池均衡控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種能量補償式鋰電池均衡控制器，具體說是一種自動調解鋰電池組中的每個電池單體電壓、使各電池單體電壓差值一致的自動控制設備，屬於電子電路自動控制領域。
背景技術：
目前，在新能源技術領域鋰電池得到了廣泛使用，由於鋰電池單體的標稱電壓只有3V左右，要獲得較高的工作電壓就需要大量的電池單體串聯才能達到。例如，要獲得 300V的直流工作電壓就需要100個電池單體串聯才能實現。電池成組是按照同種型號、同種容量並在各電池單體電壓相同(電池的荷電狀態相同)的情況下進行成組。在串聯電池組中全部被串接的電池單體的放電電流和充電電流是相同的(並聯的電池單體按一個串聯單體計)，只有各電池單體的儲能量一致時電池組的充電、放電效率才能達到最大限量， 否則一些電池單體就會出現過充、過放現象從而造成電池單體損壞。傳統的調整電池單體的儲能量的方式有兩種，一種是手動調整方式，通過外配充電機對電池單體電壓偏低的電池充電使之電壓上升到限量範圍內，這種方式不便操作，也無法作定量控制；另一種方式為放電均衡方式，如MAX公司的MAX11068、BP02系統是通過對電壓較高的電池單體放電的方式來平衡各電池單體電壓的。這種方式在電路設計上比較容易實現，但是當電池組中出現某個電池單體容量偏低時，就要對其它全部電池進行放電才能達到平衡電壓的目的；而電池組在使用過程中只存在單體電池電壓下降現象，並不存在某個單體電池電壓提升的現象，顯然這种放電平衡單體電池電壓的方式與電池組的實際使用情況是不相符的，同時也會造成大量能量損耗。

實用新型內容針對背景技術存在的問題，本實用新型所提供的一種能量補償式鋰電池均衡控制器，結合電池組在使用過程中電池單體的狀態反映和現有的調整電池單體儲能量的方式缺陷，通過對電池組中電壓偏低的電池單體補償能量的方式使之上升到合理的電壓範圍，來自動實現對電池組中的電池單體電壓均衡控制。該均衡控制器包括檢測電路單元，通道切換電路，功率控制器(DC-DC)。通道切換電路針對每一個電池單體B設置有高頻隔離變壓器結構；通道切換電路和功率控制器(DC-DC)構成能量補償電路；通道切換電路和檢測電路單元構成檢測控制電路。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案為一種能量補償式鋰電池均衡控制器，其組成包括檢測電路單元，通道切換電路，功率控制器(DC-DC)。通道切換電路針對每一個電池單體B設置有高頻隔離變壓器結構；通道切換電路和功率控制器(DC-DC)構成能量補償電路；通道切換電路和檢測電路單元構成檢測控制電路。進一步，所述的通道切換電路，針對每一個電池單體B並聯有一個充電控制電路單元，從電池單體B的負極連接一自動開關K，由自動開關K串聯至感應線圈，感應線圈連接二極體D的正極，二極體D的負極連接至電池單體B的正極，構成半波整流電路，只通過從二極體D的正極流向負極的單向電流，全部充電控制電路單元並聯，連接至檢測電路單元， 並感應連接至與功率控制器(DC-DC)連通的感應線圈T，功率控制器(DC-DC)外接補償用電源Vo，額定電壓為12V或MV。進一步，檢測電路單元連接至功率控制器(DC-DC)，檢測每個電池單體B的電壓參數、溫度參數、儲能狀態參數，並將參數信息反饋給功率控制器(DC-DC)，功率控制器 (DC-DC)將指令傳輸給檢測電路單元，檢測電路單元按照預先設定的控制參數對自動開關 K進行開關控制連接。進一步，全部的電池單體B串聯組成電池組，電池組的負極連接至場效應管的漏極，場效應管的源極串聯有二極體Dtl，二極體Dtl的負極連接至電池組的正極；所述場效應管的柵極連接至功率控制器(DC-DC)，場效應管、二極體Dtl和功率控制器(DC-DC)構成並聯於電池組的迴路；二極體Dtl並聯有感應線圈T，感應線圈T和每一個充電控制電路單元所含的感應線圈構成感應連接，當自動開關K其中1個在檢測電路單元控制下連通時，感應線圈T 對該充電控制電路單元所連通的電池單元B進行充電連接。本實用新型一種能量補償式鋰電池均衡控制器，對電池組中的每個電池單體進行有效管理，自動實現對電池組中的電池單體電壓均衡控制，保障每個電池單體都工作在合理的工作電壓範圍內、提高電池單體的使用效率、消除電池單體過充、過放現象從而延長電池組的使用壽命。

圖1為本實用新型的系統功能框圖；圖2為本實用新型的基本電路組成圖。圖中B-電池、K-開關、D-二極體、T-感應線圈。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1、圖2所示，一種能量補償式鋰電池均衡控制器，該控制器包括檢測電路單元，通道切換電路，功率控制器(DC-DC)。通道切換電路針對每一個電池單體B設置有高頻隔離變壓器結構；通道切換電路和功率控制器(DC-DC)構成能量補償電路；通道切換電路和檢測電路單元構成檢測控制電路。如圖1、圖2所示，進一步，所述的通道切換電路，針對每一個電池單體B並聯有一個充電控制電路單元，可設計為12組充電控制電路單元(N= 12)，從電池單體B的負極連接一自動開關K，由自動開關K串聯至感應線圈，感應線圈連接二極體D的正極，二極體D 的負極連接至電池單體B的正極，構成半波整流電路，只通過從二極體D的正極流向負極的單向電流，全部充電控制電路單元並聯，連接至檢測電路單元，並感應連接至與功率控制器 (DC-DC)連通的感應線圈T。
功率控制器(DC-DC)，
4功率控制器(DC-DC)將指令傳輸給檢測電路單元，檢測電路單元按照預先設定的控制參數對自動開關K進行開關控制。如圖1、圖2所示，進一步，全部的電池單體B組成電池組，電池組的負極連接至場效應管的漏極，場效應管的源極串聯有二極體Dtl，二極體Dtl的負極連接至電池組的正極；所述場效應管的柵極連接至功率控制器(DC-DC)，場效應管、二極體Dtl和功率控制器(DC-DC) 構成並聯於電池組的迴路；二極體Dtl並聯有感應線圈T，感應線圈T和每一個充電控制電路單元所含的感應線圈構成感應連接，當自動開關K其中1個在檢測電路單元控制下連通時， 感應線圈T對該充電控制電路單元所連通的電池單元B開始充電連接。能量補償電路的工作條件是電池組處於靜放狀態，且有外接補償用電源接入 (DC12V或DCMV)，此方式可消除電池本身能耗損，補償電流不用過大，按照電池組的標稱容量(Ah)的既可。檢測電路單元具有對電池組的整體溫度檢測的功能，電池組中電池單體的電壓均衡控制功能只能在合理的溫度範圍內才能進入工作狀態，電池組充電允許溫度範圍可設定為5°C -35°C ；檢測電路單元具有對電池組工作電流檢測的功能，當電池組處於放電狀態時關斷電池組中電池單體電壓均衡控制功能電路；均衡控制器按照不同種類的電池電壓參數要求，確定每個電池單體電壓控制的上限值和下限值。電池組中各電池單體的電壓差異不應超過80mV，當出現最高的電池單體電壓與最低的電池單體電壓的差值超過規定的限量時，啟動能量補償電路對儲能量過低的電池單體進行充電；當被充電的電池單體電壓上升到合理的電壓範圍內時停此充電。上面所述只是為了說明本實用新型，符合本實用新型思想的各種變通形式均在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種能量補償式鋰電池均衡控制器，其組成包括檢測電路單元，通道切換電路，功率控制器(DC-DC)，其特徵在於，通道切換電路針對每一個電池單體(B)設置有高頻隔離變壓器結構；通道切換電路和功率控制器(DC-DC)構成能量補償電路；通道切換電路和檢測電路單元構成檢測控制電路。
2.如權利要求1所述的均衡控制器，其特徵在於，所述的通道切換電路，針對每一個電池單體⑶並聯有一個充電控制電路單元，從電池單體⑶的負極連接一自動開關(K)， 由自動開關(K)串聯至感應線圈，感應線圈連接二極體(D)的正極，二極體(D)的負極連接至電池單體(B)的正極，構成半波整流電路，只通過從二極體(D)的正極流向負極的單向電流，全部充電控制電路單元並聯，連接至檢測電路單元，並感應連接至與功率控制器 (DC-DC)連通的感應線圈(T)，功率控制器(DC-DC)外接補償用電源(Vtl),額定電壓為12V 或MV。
3.如權利要求2所述的均衡控制器，其特徵在於，檢測電路單元連接至功率控制器 (DC-DC)，檢測每個電池單體(B)的電壓參數、溫度參數、儲能狀態參數，並將參數信息反饋給功率控制器(DC-DC)，功率控制器(DC-DC)將指令傳輸給檢測電路單元，檢測電路單元按照預先設定的控制參數對自動開關(K)進行開關控制連接。
4.如權利要求3所述的均衡控制器，其特徵在於，全部的電池單體(B)串聯組成電池組，電池組的負極連接至場效應管的漏極，場效應管的源極串聯有二極體(Dtl),二極體(Dtl) 的負極連接至電池組的正極；所述場效應管的柵極連接至功率控制器(DC-DC)，場效應管、 二極體(Dtl)和功率控制器(DC-DC)構成並聯於電池組的迴路；二極體(Dtl)並聯有感應線圈(T)，感應線圈(T)和每一個充電控制電路單元所含的感應線圈構成感應連接，當自動開關(K)其中1個在檢測電路單元控制下連通時，感應線圈(T)對該充電控制電路單元所連通的電池單元(B)進行充電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種能量補償式鋰電池均衡控制器，結合電池組在使用過程中電池單體的狀態反映和現有的調整電池單體儲能量的方式缺陷，通過對電池組中電壓偏低的電池單體補償能量的方式使之上升到合理的電壓範圍，來自動實現對電池組中的電池單體電壓均衡控制。該均衡控制器包括檢測電路單元，通道切換電路，功率控制器(DC-DC)。通道切換電路針對每一個電池單體B設置有高頻隔離變壓器結構；通道切換電路和功率控制器(DC-DC)構成能量補償電路；通道切換電路和檢測電路單元構成檢測控制電路。
文檔編號H02J7/00GK202103447SQ20112019883
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者羅洪旭, 褚百清 申請人:秦皇島市芯馳光電科技有限公司