一种电池均衡电路及其控制方法、不间断电源供电系统技术方案

本申请提供一种电池均衡电路，用于解决电池组中多节电池之间存在差异，导致部分电池充电或放电不充分的问题。电池均衡电路中每个均衡子电路包括单体电池、第一双向开关和第二双向开关。多个均衡子电路中单体电池依次串联。第一双向开关的第一端与单体电池的正极耦接，第二端与储能器件的第一端耦接。第一双向开关的选通端接收到导通信号时导通，将单体电池的正极与储能器件的第一端耦接。第二双向开关的第一端与单体电池的负极耦接，第二端与储能器件的第二端耦接。第二双向开关的选通端接收到导通信号时导通，将单体电池的负极与储能器件的第二端耦接。另外，本申请还提供了该电池均衡电路的控制方法和采用该电池均衡电路的不间断电源供电系统。

A battery equalization circuit and its control method, uninterruptible power supply system

The application provides a battery equalization circuit for solving the problem that there are differences among multiple batteries in the battery pack, resulting in insufficient charging or discharging of some batteries. Each equalization sub circuit in the battery equalization circuit includes a single battery, a first bidirectional switch and a second bidirectional switch. The cells in the equalization sub circuits are connected in series. The first end of the bidirectional switch is coupled with the positive pole of the single battery, and the second end is coupled with the first end of the energy storage device. When the gate end of the first two-way switch receives the conduction signal, the positive pole of the cell is coupled with the first end of the energy storage device. The second end of the two-way switch is coupled with the negative pole of the single battery, and the second end is coupled with the second end of the energy storage device. When the gate end of the second two-way switch receives the conduction signal, it is turned on, and the negative pole of the single battery is coupled with the second end of the energy storage device. In addition, the application also provides a control method of the battery equalization circuit and an uninterruptible power supply system adopting the battery equalization circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种电池均衡电路及其控制方法、不间断电源供电系统
本申请涉及显示
，尤其涉及一种电池均衡电路及其控制方法、不间断电源供电系统。
技术介绍
不间断电源(uninterruptiblepowersystem，UPS)系统包括电池组。该电池组能够在市电正常供应时进行充电。当市电中断时，电池组进行放电以接替市电持续向负载供应电力。上述电池组包括多节电池。受到电池实际生产工艺的影响，电池之间会存在差异，从而在上述充放电过程中，部分电池存在充电或放电不充分的现象，对电池组性能造成影响。
技术实现思路
本申请提供一种电池均衡电路，用于解决电池组中多节电池之间存在差异，导致出现部分电池充电或放电不充分的问题。另外，本申请还提供了一种采用该电池均衡电路的电源供电系统，以及用于对该电池均衡电路进行控制的控制方法。为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：本申请实施例的第一方面，提供一种电池均衡电路。该电池均衡电路包括储能器件和多个均衡子电路。每个均衡子电路包括单体电池、第一双向开关、第二双向开关。在每个均衡子电路中，第一双向开关的第一端与单体电池的正极耦接，第一双向开关的第二端与上述储能器件的第一端耦接。在第一双向开关的选通端接收到导通信号时，第一双向开关导通且用于将单体电池的正极与储能器件的第一端耦接。第二双向开关的第一端与单体电池的负极耦接，第二双向开关的第二端与上述储能器件的第二端耦接。在第二双向开关的选通端接收到导通信号时，第二双向开关导通且用于将单体电池的负极与储能器件的第二端耦接。此外，位于多个所述均衡子电路中的单体电池是依次串联的。这样一来，不同均衡子电路中的各个第一双向开关的第二端均与同一个储能器件的第一端耦接，各个第二双向开关的第二端均与同一个储能器件的第二端耦接，使得多个均衡子电路耦接同一个储能器件。在此情况下，通过获取上述电池均衡电路中，多个单体电池各自的电压值，可以从多个单体电池中选出具有最大电压值的强电池和最具最小电压值的弱电池。其中，通过控制强电池所耦接的第一双向开关、第二双线个开关导通，可以使得强电池能够与储能器件耦接，从而使得强电池上多余的电量可以传输至储能器件，对该储能器件进行充电。当储能器件上的电压值与强电池的电压值相同时，控制强电池所耦接的第一双向开关、第二双线个开关断开，储能器件停止充电。接下来，通过控制弱电池所耦接的第一双向开关、第二双线个开关导通，可以将储能器件上存储的电量传输至弱电池，对该多电池进行充电。在使得弱电池的电压与储能器件的电压相同时，控制弱强电池所耦接的第一双向开关、第二双线个开关断开，储能器件停止放电。接下来，可以继续判断上述多个单体电池各自的电压是否均衡，如果不均衡继续重复上述步骤，直至各个单体电池各自的电压达到均衡位置。由上述可知，一方面，强电池上多余的电压最后会通过储能器件转移至弱电池上，从而使得各强电池和弱电池最终的电压达到均衡。因此本申请实施例提供的电池均衡电路，在电压均衡的过程中，相对于被动型均衡方式中采用电阻消耗电池上多余电量的方案而言，能够减小能量损耗。另一方面，本申请实施例提供的电池均衡电路中，每个单体电池只需要通过一个第一双向开关、一个第二双线开关与储能元件相连接即可。因此相对于主动型均衡方式中每个电池需要连接双向隔离DC/DC的方案而言，电路更加简单，且有利于降低成本。又一方面，本申请实施例提供的电池均衡电路在电压均衡的过程中，强电池中的电能能够点对点的转移至弱电池中。强电池分别为电池组的多个单体电池中电压值最大的单体电池，弱电池为电池组的多个单体电池中电压值最小的单体电池。因此强电池、弱电池之间可能还串联有多个其他的单体电池。因此相对于电压均衡只能在相邻两个电池之间传递的方案而言，本申请提供的方案电能可以实现跨电池传递，从而提高了电压均衡的效率。可选的，第一双向开关包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管。其中，第一开关管的第一极与单体电池的正极耦接。第一开关管的第二极与第二开关管的第二极耦接。第一开关管的栅极与第二开关管的栅极耦接，并作为第一双向开关的选通端。第二开关管的第一极与储能器件的第一端耦接。第一二极管的正极与第一开关管的第二极耦接，第一二极管的负极与第一开关管的第一极耦接。第二二极管的正极与第二开关管的第二极耦接，第二二极管的负极与第二开关管的第一极耦接。在此情况下，当单体电池需要向储能器件充电时，可以控制第一开关管和第二开关管导通。此时，第一开关管第一极的电压值大于第二极的电压值，充电电流通过第一开关管。而第二开关管第二极的电压值大于第一极的电压值，充电电流无法直接通过第二开关管进行传输。但是由于第二二极管具有单向导通的特性，所以上述充电电流可以通过第二二极管传输至储能器件。反之，当储能器件需要向单体电池进行充电时，可以控制第一开关管和第二开关管导通。此时，第二开关管第一极的电压值大于第二极的电压值，充电电流通过第二开关管。而第一开关管第二极的电压值大于第一极的电压值，充电电流无法直接通过第一开关管进行传输。但是由于第一二极管具有单向导通的特性，所以上述充电电流可以通过第一二极管传输至单体电池。此外，当第一开关管的栅极与第二开关管的栅极接收到截止信号时，第一开关管、第二开关管均截止，此时第一双向开关断开。这样一来，可以使得第一双向开关在正向工作，或者反向工作时均具有导通和断开的状态。上述是对第一双向开关结构的一种举例说明，本申请对第一双向开关的结构不做限定，只要能够使得第一双向开关在正向工作，或者反向工作时均具有导通和断开的状态即可。可选的，第二双向开关包括第三开关管、第四开关管、第三二极管、第四二极管。第三开关管的第一极与单体电池的负极耦接。第三开关管的第二极与第四开关管的第二极耦接。第三开关管的栅极与第四开关管的栅极耦接，并作为第二双向开关的选通端。第四开关管的第一极与储能器件的第二端耦接。第三二极管的负极与第三开关管的第一极耦接，第三二极管的正极与第三二极管的第二极耦接。第四二极管的负极与第四开关管的第一极耦接，第四二极管的正极与第四开关管的第二极耦接。第二双向开关的工作原理以及技术效果与第一双向开关同理可得，此处不再赘述。上述是对第二双向开关结构的一种举例说明，本申请对第二双向开关的结构不做限定，只要能够使得第二双向开关在正向工作，或者反向工作时均具有导通和断开的状态即可。可选的，在本申请的一些实施例中，储能器件包括至少一个电容。当储能器件包括多个电容时。上述多个电容可以并联，此时可以使得储能器件具有较大的电容值。或者，上述多个电容还可以串联，此时可以使得储能器件具有较大的耐压值。又或者，上述多个多个电容中的一部分串联，另一部并联。或者，在本申请的另一些实施例中，至少一个电感。当储能器件包括多个电感时，上述多个电感可以并联，此时可以使得储能器件具有较小的阻抗，减小发热。或者，上述多个电感还可以串联，此时可以使得储能器件具有较大的电感量。又或者，上述多个电感中的一部分可以串联，另一部分并联。可选的，电池均衡电路还包括电压采集子电路、电压比对子电路以及选通控制子电路。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池均衡电路，其特征在于，包括：储能器件和多个均衡子电路，每个所述均衡子电路包括单体电池、第一双向开关和第二双向开关；/n在每个所述均衡子电路中，/n所述第一双向开关的第一端与所述单体电池的正极耦接，所述第一双向开关的第二端与所述储能器件的第一端耦接，在所述第一双向开关的选通端接收到导通信号时，所述第一双向开关导通且用于将所述单体电池的正极与所述储能器件的第一端耦接；/n所述第二双向开关的第一端与所述单体电池的负极耦接，所述第二双向开关的第二端与所述储能器件的第二端耦接；在所述第二双向开关的选通端接收到导通信号时，所述第二双向开关导通且用于将所述单体电池的负极与所述储能器件的第二端耦接；/n位于多个所述均衡子电路中的单体电池是依次串联的。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池均衡电路，其特征在于，包括：储能器件和多个均衡子电路，每个所述均衡子电路包括单体电池、第一双向开关和第二双向开关；
在每个所述均衡子电路中，
所述第一双向开关的第一端与所述单体电池的正极耦接，所述第一双向开关的第二端与所述储能器件的第一端耦接，在所述第一双向开关的选通端接收到导通信号时，所述第一双向开关导通且用于将所述单体电池的正极与所述储能器件的第一端耦接；
所述第二双向开关的第一端与所述单体电池的负极耦接，所述第二双向开关的第二端与所述储能器件的第二端耦接；在所述第二双向开关的选通端接收到导通信号时，所述第二双向开关导通且用于将所述单体电池的负极与所述储能器件的第二端耦接；
位于多个所述均衡子电路中的单体电池是依次串联的。


2.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于，所述第一双向开关包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管；
所述第一开关管的第一极与所述单体电池的正极耦接；所述第一开关管的第二极与所述第二开关管的第二极耦接；所述第一开关管的栅极与所述第二开关管的栅极耦接，并作为所述第一双向开关的选通端；
所述第二开关管的第一极与所述储能器件的第一端耦接；
所述第一二极管的正极与所述第一开关管的第二极耦接，所述第一二极管的负极与所述第一开关管的第一极耦接；
所述第二二极管的正极与所述第二开关管的第二极耦接，所述第二二极管的负极与所述第二开关管的第一极耦接。


3.根据权利要求1或2所述的电池均衡电路，其特征在于，所述第二双向开关包括第三开关管、第四开关管、第三二极管、第四二极管；
所述第三开关管的第一极与所述单体电池的负极耦接；所述第三开关管的第二极与所述第四开关管的第二极耦接；所述第三开关管的栅极与所述第四开关管的栅极耦接，并作为所述第二双向开关的选通端；
所述第四开关管的第一极与所述储能器件的第二端耦接；
所述第三二极管的负极与所述第三开关管的第一极耦接，所述第三二极管的正极与所述第三二极管的第二极耦接；
所述第四二极管的负极与所述第四开关管的第一极耦接，所述第四二极管的正极与所述第四开关管的第二极耦接。


4.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于，所述储能器件包括至少一个电容，或者，至少一个电感。


5.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电池均衡电路还包括：
电压采集子电路，用于耦接每个所述单体电池的正极和负极，以采集每一所述单体电池的电压值，以及用于耦接所述储能器件的第一端和第二端，以采集所述储能器件的电压值；
电压比对子电路，与所述电压采集子电路相耦接；所述电压比对子电路用于从多个所述单体电池中获取具有最大电压值的强电池和具有最小电压值的弱电池，并对比所述强电池的电压值与所述储能器件的电压值、所述弱电池的电压值与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春涛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44