电池能量均衡装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种电池能量均衡装置及系统。电池能量均衡装置包括：包括多个开关的开关阵列和直流隔离变换单元；串联的多个电池组中的每一个电池组的正极均通过开关阵列中的至少一个开关与直流隔离变换单元的第一个正极相连；每一个电池组的负极均通过开关阵列中的至少一个开关与直流隔离变换单元的第一个负极相连；直流隔离变换单元的第二个正极与串联的多个电池组的正极相连；直流隔离变换单元的第二个负极与串联的多个电池组的负极相连。根据本实用新型专利技术实施例，利用一个电池能量均衡装置，即可实现电池能量均衡，能够减少成本，并且能够提高电池能量均衡效率。

Battery energy balancing device and system

The utility model provides a battery energy balance device and a system. The battery energy equalization device comprises a switching array comprising a plurality of switches and a DC isolated conversion unit; the positive poles of each battery pack in series are connected to the first positive pole of the DC isolated conversion unit through at least one switch in the switching array; and the negative poles of each battery pack are connected to the first positive pole of the DC isolated conversion unit through a switching array. At least one switch in the column is connected to the first negative pole of the DC isolation converter unit; the second positive pole of the DC isolation converter unit is connected to the positive poles of a plurality of batteries in series; and the second negative pole of the DC isolation converter unit is connected to the negative poles of a plurality of batteries in series. According to the embodiment of the utility model, a battery energy equalization device can realize the battery energy equalization, can reduce the cost, and can improve the battery energy equalization efficiency.

【技术实现步骤摘要】
电池能量均衡装置及系统
本技术涉及电路电子
，特别是涉及一种电池能量均衡装置及系统。
技术介绍
电池能量均衡是利用电力电子技术，使锂电子电池单体电压保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常使用时保持相同状态，以避免过充、过放的发生。若不进行均衡控制，随着充放电循环的增加，各单体电池电压逐渐分化，使用寿命将大大缩减。现有的电池能量均衡的方案分为消耗性和能量回馈性两种。消耗性方案是在电池两端并联开关和电阻，当串联电池中的一节电池的电压较高，而其他电池的电压较低时，用电阻消耗掉该电池的能量。该方案结构简单，但是效率较低，并且不能对电池放电时进行能量均衡。能量回馈性方案是当充电时有电池的电压较高或者放电时有电池的电压较低时，通过电路将能量送回母线或者从母线吸收电能，实现电池能量均衡。其中，母线指用高导电率的铜(铜排)、铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力能力的产品。现有的能量回馈性方案多采用一节电池配一个能量均衡单元，所需能量均衡单元数量较多，成本较高，但效率较低。综上，在现有技术中存在电池能量均衡效率低的问题。
技术实现思路
本技术实施例提供一种电池能量均衡装置及系统，能够减少成本，提高电池能量均衡效率。一方面，本技术实施例提供一种电池能量均衡装置，用于对串联的多个电池组的能量进行均衡。电池能量均衡装置包括：包括多个开关的开关阵列和直流隔离变换单元；串联的多个电池组中的每一个电池组的正极均通过开关阵列中的至少一个开关与直流隔离变换单元的第一个正极相连；每一个电池组的负极均通过开关阵列中的至少一个开关与直流隔离变换单元的第一个负极相连；直流隔离变换单元的第二个正极与串联的多个电池组的正极相连；直流隔离变换单元的第二个负极与串联的多个电池组的负极相连。在本技术的一个实施例中，串联的多个电池组包括N个电池组，开关阵列包括的开关个数为2N个；串联的多个电池组中的第i个电池组的正极通过第2i-1个开关与第一个正极相连，i为不大于N的自然数；第i个电池组的负极通过第2i个开关与第一个负极相连。在本技术的一个实施例中，串联的多个电池组包括N个电池组，开关阵列包括的开关个数为N+5个；当i为不大于N的奇数时，串联的多个电池组中的第i个电池组的正极通过第i个开关和第N+2个开关与第一个正极相连，第i个电池组的负极通过第i+1个开关和第N+5个开关与第一个负极相连，i为不大于N的自然数；当i为不大于N的偶数时，串联的多个电池组中的第i个电池组的正极通过第i个开关和第N+4个开关与第一个正极相连，第i个电池组的负极通过第i+1个开关和第N+3个开关与第一个负极相连。在本技术的一个实施例中，第i个电池组的正极与第i个开关的一端相连；第N个电池组的负极与第N+1个开关的一端相连；第1个开关至第N+1个开关中的第奇数个开关的另一端分别与第N+2个开关和第N+3个开关的公共端相连；第N+2个开关和第N+3个开关的另一端分别与第一个正极和第一个负极相连；第1个开关至第N+1个开关中的第偶数个开关的另一端分别与第N+4个开关和第N+5个开关的公共端相连；第N+4个开关和第N+5个开关的另一端分别与第一个正极和第一个负极相连。在本技术的一个实施例中，直流隔离变换单元包括：第一全桥模块、第二全桥模块、变压模块、谐振模块和控制模块，其中，第一全桥模块分别与每一个电池组连接的开关、变压模块和控制模块相连；第二全桥模块分别与变压模块、谐振模块、控制模块和串联的多个电池组相连；变压模块还分别与谐振模块和控制模块相连；控制模块还分别与开关阵列中的每一个开关、每一个电池组相连，用于通过控制第一全桥模块、第二全桥模块和开关阵列中的开关，对串联的多个电池组的能量进行均衡。在本技术的一个实施例中，控制模块包括：控制器和比较器，比较器分别与每一个电池组以及控制器连接，用于采集每一个电池组的荷电状态，比较每一个电池组的荷电状态与充电阈值或放电阈值，将比较结果发送给控制器；控制器根据比较器发送的比较结果，控制第一全桥模块和第二全桥模块包括的开关管的状态、以及每一个开关的开关状态，对串联的多个电池组的能量进行均衡。在本技术的一个实施例中，控制模块还包括：驱动器，驱动器与第一全桥模块、第二全桥模块、每一个开关和控制器连接；控制器通过驱动器控制第一全桥模块和第二全桥模块包括的开关管的状态，以及每一个开关的开关状态，对串联的多个电池组的能量进行均衡。在本技术的一个实施例中，控制模块还包括：信号隔离器，信号隔离器分别与控制器、比较器和驱动器连接，用于隔离第一信号和第二信号，其中，第一信号为比较器向控制器发送的包含每一个电池组的荷电状态与充电阈值或放电阈值的比较结果的信号，第二信号为控制器向驱动器发送的用于驱动第一全桥模块和第二全桥模块包括的开关管和每一个开关通断的信号。另一方面，本技术实施例提供一种电池能量均衡系统。电池能量均衡系统包括：电池装置和本技术实施例提供的电池能量均衡装置；电池装置包括：串联的多个电池组；其中，电池组包括一个或者多个电池单体，多个电池单体串联连接。相比于现有技术一节电池或一个电池组配一个能量均衡单元，本技术实施例，串联的多个电池组中的每一个电池组均与同一个电池能量均衡装置相连，仅利用一个电池能量均衡装置，即可实现电池能量均衡，能够减少成本，并且能够提高电池能量均衡效率。附图说明下面将参考附图来描述本技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。图1示出了本技术实施例提供的电池能量均衡装置的第一种结构示意图；图2示出了本技术实施例提供的电池能量均衡装置与电源和负载连接的示意图；图3示出了本技术实施例提供的电池能量均衡装置的第二种结构示意图；图4示出了本技术实施例提供的电池能量均衡装置的第三种结构示意图；图5示出了本技术实施例提供的电池能量均衡装置的第四种结构示意图；图6示出了本技术实施例提供的直流隔离变换单元的第一种结构示意图；图7示出了本技术实施例提供的直流隔离变换单元的第二种结构示意图；图8示出了本技术实施例提供的直流隔离变换单元的第三种结构示意图；图9示出了本技术实施例提供的直流隔离变换单元的第四种结构示意图；图10示出了本技术实施例提供的直流隔离变换单元的第五种结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本技术的原理，但不能用来限制本技术的范围，即本技术不限于所描述的实施例。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底端”、“顶端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池能量均衡装置，用于对串联的多个电池组的能量进行均衡，其特征在于，所述电池能量均衡装置包括：包括多个开关的开关阵列和直流隔离变换单元；所述串联的多个电池组中的每一个电池组的正极均通过所述开关阵列中的至少一个开关与所述直流隔离变换单元的第一个正极相连；所述每一个电池组的负极均通过所述开关阵列中的至少一个开关与所述直流隔离变换单元的第一个负极相连；所述直流隔离变换单元的第二个正极与所述串联的多个电池组的正极相连；所述直流隔离变换单元的第二个负极与所述串联的多个电池组的负极相连。

【技术特征摘要】
1.一种电池能量均衡装置，用于对串联的多个电池组的能量进行均衡，其特征在于，所述电池能量均衡装置包括：包括多个开关的开关阵列和直流隔离变换单元；所述串联的多个电池组中的每一个电池组的正极均通过所述开关阵列中的至少一个开关与所述直流隔离变换单元的第一个正极相连；所述每一个电池组的负极均通过所述开关阵列中的至少一个开关与所述直流隔离变换单元的第一个负极相连；所述直流隔离变换单元的第二个正极与所述串联的多个电池组的正极相连；所述直流隔离变换单元的第二个负极与所述串联的多个电池组的负极相连。2.根据权利要求1所述的电池能量均衡装置，其特征在于，所述串联的多个电池组包括N个电池组，所述开关阵列包括的所述开关个数为2N个；所述串联的多个电池组中的第i个电池组的正极通过第2i-1个开关与所述第一个正极相连，i为不大于N的自然数；所述第i个电池组的负极通过第2i个开关与所述第一个负极相连。3.根据权利要求1所述的电池能量均衡装置，其特征在于，所述串联的多个电池组包括N个电池组，所述开关阵列包括的所述开关个数为N+5个；当i为不大于N的奇数时，所述串联的多个电池组中的第i个电池组的正极通过第i个开关和第N+2个开关与所述第一个正极相连，所述第i个电池组的负极通过第i+1个开关和第N+5个开关与所述第一个负极相连，i为不大于N的自然数；当i为不大于N的偶数时，所述串联的多个电池组中的第i个电池组的正极通过第i个开关和第N+4个开关与所述第一个正极相连，所述第i个电池组的负极通过第i+1个开关和第N+3个开关与所述第一个负极相连。4.根据权利要求3所述的电池能量均衡装置，其特征在于，第i个电池组的正极与第i个开关的一端相连；第N个电池组的负极与第N+1个开关的一端相连；第1个开关至第N+1个开关中的第奇数个开关的另一端分别与所述第N+2个开关和所述第N+3个开关的公共端相连；所述第N+2个开关和所述第N+3个开关的另一端分别与所述第一个正极和所述第一个负极相连；第1个开关至第N+1个开关中的第偶数个开关的另一端分别与所述第N+4个开关和所述第N+5个开关的公共端相连；所述第N+4个开关和所述第N+5个开关的另一端分别与所述第一个正极和所述第一个负极相连。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鑫，张国驹，庞云亭，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11