基于全桥电路的锂电池电压均衡装置及其均衡方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种基于全桥电路的锂电池电压均衡装置及其均衡方法，包括检测电路、控制电路、开关阵列以及全桥电路；所述检测电路用于检测锂电池中各单体电池的电压并将检测信号输出至控制电路，所述控制电路根据检测电路输出的电压检测信号控制开关阵列的通断将高电压目标单体电池的电量通过全桥电路转移至低电压目标单体电池；基于开关阵列选择性地对锂电池的进行有效均衡，均衡效率高，确保锂电池的均衡速度，而且结构简单，易于模块化，扩展性强，能够适用于不同电压等级的锂电池，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
基于全桥电路的锂电池电压均衡装置及其均衡方法
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种基于全桥电路的锂电池电压均衡装置及其均衡方法。
技术介绍
锂电池具有高能量密度、无记忆效应、单节循环周期长等优点，因此，锂电池被广泛应用，极大地推动了能源、通讯、航天、新能源汽车等行业的发展。锂电池单体电压范围一般在3.0V-4.2V，如磷酸铁锂电池额定电压为3.2V，钴酸锂电池为3.7V，为满足设备供电需求，往往需将多节锂电池串联成组以构成高电压能量存储与供应装置。锂电池过充过放均对其性能造成不可逆损伤，在实际运用中往往会增加过充放保护电路，由于制造工艺等因素，电池容量、内阻及自放电特性必然存在一定差异，并导致电池组中各电池单体电压、荷电状态(SOC,StateOfCharge)失衡，进而引起整个电池组的性能下降，因此，锂电池的均衡性直接影响到锂电池使用寿命。现有技术中，对于锂电池的均衡采用级联式均衡和集中式均衡，其中，级联式均衡实现相邻电池单体间的能量传输，拥有较为简单的结构并利于模块化，但由于能量的逐级传递而使得均衡效率低，均衡速度慢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全桥电路的锂电池电压均衡装置，其特征在于：包括检测电路、控制电路、开关阵列以及全桥电路；/n所述检测电路用于检测锂电池中各单体电池的电压并将检测信号输出至控制电路，所述控制电路根据检测电路输出的电压检测信号控制开关阵列的通断将高电压目标单体电池的电量通过全桥电路转移至低电压目标单体电池；/n所述开关阵列包括n+1个开关桥臂，锂电池中，编号为奇数的单体锂电池的正极通过对应的开关桥臂与全桥电路的第一连接端子连接，编号为偶数的单体锂电池的正极通过对应的开关桥臂与全桥电路的第二连接端子连接，整个锂电池的负极通过对应的开关桥臂与全桥电路的第二连接端子连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于全桥电路的锂电池电压均衡装置，其特征在于：包括检测电路、控制电路、开关阵列以及全桥电路；
所述检测电路用于检测锂电池中各单体电池的电压并将检测信号输出至控制电路，所述控制电路根据检测电路输出的电压检测信号控制开关阵列的通断将高电压目标单体电池的电量通过全桥电路转移至低电压目标单体电池；
所述开关阵列包括n+1个开关桥臂，锂电池中，编号为奇数的单体锂电池的正极通过对应的开关桥臂与全桥电路的第一连接端子连接，编号为偶数的单体锂电池的正极通过对应的开关桥臂与全桥电路的第二连接端子连接，整个锂电池的负极通过对应的开关桥臂与全桥电路的第二连接端子连接。


2.根据权利要求1所述基于全桥电路的锂电池电压均衡装置，其特征在于：单体锂电池的编号由整体锂电池的负极到正极依次编号，对应于整个锂电池的负极的开关桥臂为S0，对应于整个锂电池正极的桥臂为Sn，其中：
桥臂S0由一个NMOS管构成；
开关桥臂S1至开关桥臂Sn由两个PMOS管串接形成，其中，同一开关桥臂的PMOS管的源极相连接。


3.根据权利要求1所述基于全桥电路的锂电池电压均衡装置，其特征在于：所述全桥电路包括电感L、电容C、NMOS管Q1、NMOS管Q2、NMOS管Q3以及NMOS管Q4；
NMOS管Q1的漏极与NMOS管Q3的漏极连接，NMOS管Q1的源极连接于NMOS管Q2的漏极，NMOS管Q2的源极与NMOS管Q4的源极连接，NMOS管Q3的源极和NMOS管Q4的漏极连接，NMOS管Q1、NMOS管Q2、NMOS管Q3以及NMOS管Q4均具有续流二极管，NMOS管Q1、NMOS管Q2、NMOS管Q3以及NMOS管Q4的栅极均由控制电路控制；
电感L1的一端作为全桥电路的第一连接端子，电感L1的另一端连接于NMOS管Q1的源极和NMOS管Q2的漏极之间的公共连接点，NMOS管Q3的源极和NMOS管Q4的漏极之间的公共连接点作为全桥电路的第二连接端子，电容C的一端连接于NMOS管Q1和NMOS管Q3的漏记之间的公共连接点，电容C的另一端连接于NMOS管Q2和NMOS管Q4的源极之间的公共连接点。


4.一种基于权利要求1-3任一权利要求所述均衡装置的锂电池均衡方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.检测电路检测个单体电池的电压并输入至控制电路中；
S2.控制电路计算各单体电池相互之间的电压差值ΔVcell，若ΔVcell>VON，则进入到步骤S3，其中，VON为进行电池均衡的开启电压；
S3.控制电路控制控制桥臂S0、S1以及S2处于工作状态，对均衡装置进行软启动；
S4.全桥电路软启动完成后，控制电路控制高电压目标单体电池Celli所对应的桥臂导通以及控制全桥电路处于工作状态，将高电压目标单体电池Celli的电量转移至全桥电路中，全桥电路处于升压状态；
S5.当全桥电路升压完成后，控制电路控制低电压目标单体电池所对应的桥臂导通以及全桥电路处于工作状态，将全桥电路的电量转移至低电压目标单体电池，全桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：但强，赵庆川，于庆，柏思忠，李涛，孙世岭，李军，罗前刚，万勇，王绍杨，程赓，马勤勇，蒋洪庆，路萍，王祖迅，宋连洪，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50