一种串联电池组均衡电路制造技术

本发明专利技术提供一种串联电池组均衡电路，涉及电力电子技术领域。该电路包括：电压采样模块、控制器、隔离开关模块以及储能模块；电压采样模块的电压采集输入端连接至串联电池组，电压采集输出端连接至控制器的电压输入端，控制器的控制信号输出端连接至隔离开关模块的控制端，电压输入端连接至串联电池组，隔离开关模块的第一电压输出端和第二电压输出端分别连接在储能模块的两端。本发明专利技术可以实现串联电池组中单体电池之间电压的高精度平衡，使得整个串联电池组能够实现正常的满充、满放，还能够提高单体电池之间电量的转移效率和均衡效率；此外，本发明专利技术在充电、放电及静态时均可实现均衡，仅使用电容即可完成对电池的均衡，降低了均衡电路的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子
，尤其涉及一种串联电池组均衡电路。
技术介绍
在电池应用系统中，为了给设备提供足够的电压，电池包通常由多个单体串联而成，但是如果电池之间的容量失配便会影响整个电池包的容量。串联而成的电池包在工作一定的时间后，由于其电芯本身的不一致、工作温度的不一致性等因素的影响，最后会表现出很大的差异，严重影响电池组的寿命和系统的使用，最终影响到了电子设备的正常使用。对电池进行过充电以及过放电使得电池容易损坏，例如电池容量降低，寿命减少。温度过高或局部温度过高均会使电池的各项性能下降，最终导致内部短路和热失控，产生安全问题。单体电池在长期使用中性能差异是不可避免的，这是造成电池组寿命下降的最为重要的因素之一，由于各个电池之间存在差异导致电压不一致，并引发充电、放电时存在一系列问题。充电时，会导致有些电池过充、有些电池欠充；放电时会导致有些电池过放、有些电池欠放。为了保护电池组的安全加入了过充、过放保护电路，这样就会引发另外一个问题，那就是充电时有些电池存在欠充，即没有充满；放电时有些电池存在欠放，即整个电池组的能量没有放完，这直接影响了对电池能效的利用。为此我们需要对失配的电池进行均衡。现有技术中的一种电池均衡方法是在串联的每个电池上并联一个可控放电电阻来实现电压的均衡，如图1所示，分流是给每只电池添加一个额外的旁路补偿装置，图中的一个均衡单元201所示，通过外部电阻R1、开关SI的特性来补偿电池BTl的特性。充电时，当BTl电池的充电电压超过设定值时，开关SI处于闭合状态，通过并联在BTl的电阻Rl分流该电池的一部分电流，从而达到降低该电池充电电压的目的。对于这中方案在分流时发热量大，而且仅在充电时具有实用性。现有技术中的另一种电池均衡方法是切断法，在充电时，当某一电池的充电电压超过设定值时，通过自动控制开关切断该电池的电路，如图2所示。这种方法只能防止电池过压充电，但是没有均衡作用。其次，其所用的切断开关的负载能力，随电池容量增加而加得很大，不宜采用。这种方法需要充电器配合，要求充电器能够适应I至η个电芯充电的能力，且切换电池后要能够动态的调整充电电压，充电电流，实现恒流，恒压充电以及浮充等，对充电器的要求比较高，且要求智能化较高。综上所述，现有技术中的电池均衡电路存在发热量大以及对充电器的要求高的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种串联电池组均衡电路，旨在解决现有技术中的电池均衡电路存在发热量大以及对充电器的要求高的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种串联电池组均衡电路，包括:电压采样模块、控制器、隔尚开关申旲块以及储能申旲块；所述电压采样模块的电压采集输入端连接至所述串联电池组，所述电压采样模块的电压采集输出端连接至所述控制器的电压输入端，所述控制器的控制信号输出端连接至所述隔离开关模块的控制端，所述隔离开关模块的电压输入端连接至所述串联电池组，所述隔离开关模块的第一电压输出端和第二电压输出端分别连接在所述储能模块的两端；其中，所述电压采样模块采集所述串联电池组中每一个单体电池的电压值；所述控制器将所述每一个单体电池的电压值进行比较，并根据比较结果控制所述隔离开关模块将具有最大电压值的单体电池接通至所述储能模块，当所述具有最大电压值的单体电池与所述储能模块中的电量达到均衡时，控制所述隔离开关模块断开所述具有最大电压值的单体电池与所述储能模块之间的连接，同时，控制所述隔离模块将具有最小电压值的单体电池接通至所述储能模块，当所述具有最小电压值的单体电池与所述储能模块中的电量达到均衡时，控制所述隔离开关模块断开所述具有最小电压值的单体电池和所述储能模块之间的连接，并再次将所述电压采样模块采集的每一个单体电池的电压值进行比较，直至所述串联电池组中所有单体电池中的电量达到均衡。在本专利技术实施例所述的串联电池组均衡电路中，所述隔离开关模块包括多个隔离开关单元，所述隔离开关单元的数量与所述串联电池组中单体电池的数量相同，所述隔离开关单元的第一电压输入端和第二电压输入端分别连接至与所述隔离开关单元对应的单体电池的正极和负极，所述隔离开关单元的第一电压输出端和第二电压输出端分别连接至所述储能模块的两端，所述隔离开关单元的第一控制端和第二控制端分别连接至所述控制器中的一个电压输出端。在本专利技术实施例所述的串联电池组均衡电路中，所述隔离开关单元由第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第一发光二极管、第二发光二极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻组成；所述第一场效应管漏极为所述隔离开关单元的第一电压输入端，连接至所述隔离开关单元对应的单体电池的正极，所述第一场效应管的栅极和源极分别连接至所述第二场效应管的栅极和源极，所述第二场效应管的漏极为所述隔离开关单元的第一电压输出端，连接至所述储能模块的第一端，所述第一发光二极管的阴极与所述第八电阻的第一端共接后接地，所述第一发光二级管的阳极连接至所述第八电阻的第二端和所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端为所述隔离开关单元的第一控制端；所述第三场效应管漏极为所述隔离开关单元的第二电压输入端，连接至所述隔离开关单元对应的单体电池的负极，所述第三场效应管的栅极和源极分别连接至所述第四场效应管的栅极和源极，所述第三场效应管的漏极为所述隔离开关单元的第二电压输出端，连接至所述储能模块的第二端，所述第二发光二极管的阴极与所述第十电阻的第一端共接后接地，所述第二发光二级管的阳极连接至所述第十电阻的第二端和所述第十一电阻的第一端，所述第十一电阻的第二端为所述隔离开关单元的第二控制端。在本专利技术实施例所述的串联电池组均衡电路中，所述电压采样电路由第一电压采样单元和至少一个第二电压采样单元组成；所述第一电压采样单元电压采集输入端连接至所述串联电池组中第一单体电池的两端，所述第一单体电池的负极为所述串联电池组的负极，所述第一电压采样单元的电压采集输出端连接至所述控制器中的一个电压输入端，所述第一电压采样单元的基准电压输出端连接至与其相邻的第二电压采样单元的基准电压输入端，所述第二电压采样单元的电压采集输入端连接在对应的单体电池的正极和地之间，所述第二电压采样单元的电压采集输出端连接至所述控制器中的一个电压输入端，所述第二电压采样单元的基准电压输出端连接至与其相邻的第二电压采样单元的基准电压输入端。在本专利技术实施例所述的串联电池组均衡电路中，所述第一电压采样单元由第一电阻、第三电阻、第一电压跟随器和第五电压跟随器组成，所述第三电阻的第一端和所述第一电阻的第一端为所述第一电压采样单元的电压采集输入端，分别连接至所述第一单体电池的负极和正极，所述第三电阻的第二端和所述第一电阻的第二端共接后连接至所述第一电压跟随器的正相输入端，所述第一电压跟随器的反相输入端连接至所述第一电压跟随器的电压输出端，所述第一电压跟随器的电压输出端为所述第一电压采样单元的基准电压输出端，连接至与所述第一电压采样单元相邻的第二电压采样单元的基准电压输入端和所述第五电压跟随器的正相输出端，所述第五电压跟随器的反相输入端连接至所述第五电压跟随器的电压输出端，所述第五电压跟随器的电压输出端为所述第一电压采样单元的电压采集输出端；所述第二电压采样单元由第二电阻、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联电池组均衡电路，其特征在于，包括：电压采样模块、控制器、隔离开关模块以及储能模块；所述电压采样模块的电压采集输入端连接至所述串联电池组，所述电压采样模块的电压采集输出端连接至所述控制器的电压输入端，所述控制器的控制信号输出端连接至所述隔离开关模块的控制端，所述隔离开关模块的电压输入端连接至所述串联电池组，所述隔离开关模块的第一电压输出端和第二电压输出端分别连接在所述储能模块的两端；其中，所述电压采样模块采集所述串联电池组中每一个单体电池的电压值；所述控制器将所述每一个单体电池的电压值进行比较，并根据比较结果控制所述隔离开关模块将具有最大电压值的单体电池接通至所述储能模块，当所述具有最大电压值的单体电池与所述储能模块中的电量达到均衡时，控制所述隔离开关模块断开所述具有最大电压值的单体电池与所述储能模块之间的连接，同时，控制所述隔离模块将具有最小电压值的单体电池接通至所述储能模块，当所述具有最小电压值的单体电池与所述储能模块中的电量达到均衡时，控制所述隔离开关模块断开所述具有最小电压值的单体电池和所述储能模块之间的连接，并再次将所述电压采样模块采集的每一个单体电池的电压值进行比较，直至所述串联电池组中所有单体电池中的电量达到均衡。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤江，胡振营，
申请(专利权)人：深圳市理邦精密仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44