一种电池串联隔离均衡方法和电路技术

一种电池串联隔离均衡方法和电路。本发明专利技术涉及使用串联电池系统中电池主动均衡技术领域。电池的串联使用中，各个单体电池性能不一致导致电池组的容量减少。涉及一种电池组中各个电池主动均衡的方法和电路。将电池组中的各个单体电池电压经过隔离，比较，把电压高的电池容量向电压低的电池输送，达到电池组各个单体电池电压均衡目的。

A Battery Series Isolation Equalization Method and Circuit

The invention relates to a battery series isolation equalization method and circuit. The invention relates to the technical field of active battery equalization in a series battery system. In the series use of batteries, the inconsistency of the performance of individual batteries leads to the reduction of the capacity of batteries. The invention relates to a method and a circuit for active equalization of each battery in a battery pack. By isolating and comparing the voltages of individual batteries in the battery pack, the high-voltage battery capacity is transferred to the low-voltage battery to achieve the goal of voltage balance of individual batteries in the battery pack.

【技术实现步骤摘要】
一种电池串联隔离均衡方法和电路
本专利技术涉及使用串联电池系统中电池主动均衡
涉及一种电池组中各个电池主动均衡的方法和电路。
技术介绍
在使用电池作为能量来源的系统中，为了获得高的电压，大都使用电池串联方法获得高电压。电池的串联使用中，各个单体电池性能的不一致导致电池组的容量是容量最小电池的容量。放电过程中容量小的电池最先放完电，容量较大的电池没有放完电。充电过程中（一般采用串联充电）容量最小的电池最先充满电，容量较大的电池没有充满电。继续充电造成容量较小电池的过充电，损坏电池，长期过充使用，会造成容量小电池的报废，从而造成整个电池组的报废。降低使用期限，使电池组提前报废。造成经济损失和污染。为了改善这个情况，需要一种电池组均衡方法和技术，使电池组中各个电池能量差别保持在一定范围内。并且要求在均衡过程中自损耗小、效率高。当前的均衡技术主要分两种：主动均衡和被动均衡。被动均衡方法是在每个单体电池两端通过开关并联一个电阻体，单体电池电压过高时，通过电阻放掉多的能量降低电池电压达到能量均衡的目的。这部分能量被电阻消耗掉，造成浪费，同时产生大量热量，影响系统的稳定性。但是由于这个方法的电路结构简单、工作可靠，目前还在普遍使用。主动均衡方法有两种：单体电池和单体电池之间的均衡和单体电池和电池组之间的均衡。单体电池和电池组之间的均衡是指用电池组的容量给单体容量低的电池输送能量，达到均衡目的。这种方法单体容量低的电池在获得能量的同时还要输出容量，所以效率不高。电池单体和单体之间的均衡方法也分为两种：相邻单体电池之间的均衡和任意单体电池之间的均衡。相邻单体电池均衡，当需要均衡单体电池相隔较远时，需要能量多次传递才能到达目标电池，每一次能量传递都会发生能量损失，所以这种方法效率不高。目前任意单体电池之间的均衡是单体容量高的电池向电池组中任意个容量低单体电池传送能量，达到容量均衡目的。由于能量只经过一次转换，因此在以上几种方法中效率最高。但目前已有的方法，结构复杂、安全性不高、没有广泛使用。因此需要一种高效、低耗、安全可靠、可长期连续使用的均衡方法和均衡电路。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提出一种串联（2节以上）电池主动均衡的方法和电路。本专利技术具有均衡效率高、结构简单、可任意节级联、长期工作等优点。本专利技术是通过一下技术方案实现的：一种铅酸电池串联电池组主动均衡电路，所述均衡电路包括串联电池组与均衡器，所述串联电池组包括两个或多个单体电池，各单体电池的正输出端和负输出端，分别连接均衡器的正输出端和负输出端；需要级联的均衡模块通过级联线相互连接。优选地，所述均衡器是方波同步隔离电压比较器；较佳地，所述方波同步隔离电压比较器包括全波同步整流电路、变压器、以及辅助电路；所述全波同步整流电路由两个MOS场效应管组成，所述变压器由脉冲变压器组成，所述辅助电路由电阻、电容、二极管组成。利用上述主动均衡电路的均衡方法，该均衡方法包括两个或多个单体电池与均衡模块之间的均衡，均衡模块与均衡模块之间的均衡；所述单体电池与均衡模块之间的均衡是指单体电池与均衡模块之间的电压均衡双向能量输送；均衡模块与均衡模块之间的均衡是指均衡模块之间的电压均衡双向能量输送。当单体电池电压高于均衡模块电压时，单体电池向均衡模块放电，能量由单体电池输送给均衡模块；当单体电池电压低于均衡模块电压时，均衡模块向单体电池放电，能量由均衡模块输送给单体电池；均衡模块的能量输出与输入全部转送给另外接与均衡模块的一个或多个单体电池和均衡模块。优选地，单体电池与均衡模块的双向均衡过程包括：一个均衡模块连接两个或以上单体电池，均衡模块之间通过级联线连接，每个单体电池的电压与均衡模块电压进行比较，单体电池电压高于均衡模块电压时，单体电池能量流向均衡模块，单体电池放电。单体电池电压低于均衡模块电压时，均衡模块能量流向单体电池，单体电池充电。所有单体电池的电压差小于某一个值时，能量流动停止，电压比较继续。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：①可以多个单体电池同时均衡，转换环节少，效率高；②可以多个均衡模块级联，使用灵活；③结构简单工作可靠，可以长期连续运行；④自身功耗小，对电池的能耗小；附图说明：图1是本专利技术实施例中所述电池组双向同步主动均衡电路的单体电池与均衡模块连接示意图。图2是本专利技术实施例中所述电池组双向同步主动均衡电路的均衡模块电路示意图。图3是本专利技术实施例中所述电池组双向同步主动均衡电路的均衡模块级联示意图具体实施方法：为了便于本领域技术人员理解，以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。如附图1单体电池与均衡模块连接示意图所示，所述电池组（包含2个或2个以上单体电池）中每一个单体电池的正输出端和负输出端分别连接均衡模块的正输出端和负输出端，所述一个均衡模块可以有2个或以上均衡输出端，每个均衡输出端有一对正输出端和负输出端。在其中一个优选的实施例中，所述均衡器为方波电压同步比较器。作为优选，所述方波同步隔离电压比较器包括全波同步整流电路、变压器、以及辅助电路。其中，所述全波同步整流电路由两个MOS场效应管组成，所述变压器由脉冲变压器组成，所述辅助电路由电阻、电容、二极管组成。所述方波电压同步比较器具体电路结构如图2，在此不再重述。作为优选的实施例，本实施例中的主动均衡如附图3所示，N个单体电池与M个均衡模块连接，N和M是大于1的正整数，具体数量根据实际情况定。每个均衡模块可以包含多个方波同步隔离电压比较器，连接多个单体电池。同时可以级联多个均衡模块。具体的，在一个优选的实施例中，利用上述双向主动均衡方法，以各个单体电池的电压差为判断依据，决定能量的流动方向，让电压高的单体电池能量向电压低的单体电池输送能量，直到电压达到小于误差之内，停止能量的相互传输，方波同步隔离电压比较器继续工作监视各个单体电池的电压差。以下根据附图3，对电池组其中2个单体电池B1、B4的均衡过程作简要说明：假设B1电压大于B4电压，B1的正输出端和负输出端接到均衡模块的B1+输出端和B1-输出端，均衡模块的B4+输出端和B4-输出端接到B4的正输出端和负输出端，由于均衡模块的B4+输出端和B4-输出端的电压高于B4的电压，均衡模块向B4充电，B1放电，直至B1、B4电压差小于某个值，充、放电电流等于零，达到能量均衡的目的。反之，B4电压大于B1电压，B4通过均衡模块给B1充电，B4放电。如果B1、B2、B3的电压相等，大于B4的电压，B1、B2、B3通过均衡模块共同给B4充电，直至B1、B2、B3、B4之间的电压差小于某个值，充、放电电流等于零，达到能量均衡的目的。其它单体电池之间的电压如果不相等，均衡过程与上述过程相同。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：①可以多个单体电池同时均衡，转换环节少，效率高；②可以多个均衡模块级联，使用灵活；③结构简单工作可靠，可以长期连续运行；④自身功耗小，对电池的能耗小；上述实施例为本专利技术的较佳的实现方式，并非是本专利技术的限定，在不脱离本专利技术的专利技术构思的前提下，任何显而易见的替换均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池串联隔离均衡方法和电路，其特征在于：所述均衡电路包括均衡器与多个电池组，所述电池组包括多个单体电池，各单体电池的正输出端Bi+和负输出端Bi‑分别连接均衡器相应的正输出端MBi+和负输出端MBi‑。

【技术特征摘要】
1.一种电池串联隔离均衡方法和电路，其特征在于：所述均衡电路包括均衡器与多个电池组，所述电池组包括多个单体电池，各单体电池的正输出端Bi+和负输出端Bi-分别连接均衡器相应的正输出端MBi+和负输出端MBi-。2.根据权利要求1所述的串联电池组均衡电路，其特征在于：所述均衡器为方波同步隔离电压比较器。3.根据权利要求2所述的串联电池组均衡电路，其特征在于：所述方波同步隔离电压比较器包括全波逆变电路、变压器以及辅助电路。4.根据权利要求3所述的串联电池组均衡电路，其特征在于：所述全波逆变电路由两个MOS场效应管组成。5.一种串联电池组主动均衡方法，所述均衡方法应用于权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：济南昱泉自动化研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37