一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及电池组均衡技术领域，公开了一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，以减少能量损耗，实现最大容量蓄电，该装置包括采样电路、与采样电路连接的处理电路、与处理电路连接的光耦合器、与光耦合器连接的开关场效应管和与开关场效应管连接的恒压电源，采样电路与待均衡的锂电池组中单体电芯连接。

【技术实现步骤摘要】
一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置
本技术涉及电池组均衡
，尤其涉及一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置。
技术介绍
锂电池相较于铅酸电池的巨大优势得到普遍认可，锂电池组在市场以及在社会各个领域的应用越来越普及，然而锂电池组应用于像电动车辆等需要频繁充放电循环的场合时，为了得到足够的系统电压，需要通过电池组的串联提高供电电压。串联连接的电池单元之间的不均衡，会降低整个电池组的有效容量，放电时只能放到容量最小的电池单元的下限，否则容量最小的电池单元会出现极性反转。串联充电时，电池组中单元容量最小的电池首先充满。如果此时停止充电，则整个电池组无法充满，电池组的容量不能得到有效利用；如果继续充电则部分电池单元会出现过充。锂离子电池不允许过充，因此电池组的均衡更为重要。目前，串联蓄电池组的均衡方式主要分为被动均衡和主动均衡两种方式。被动均衡是将电量高的电池单元的电量通过电阻转换成热量消耗掉，达到电池组均衡的目的。这种方法结构简单、成本低，在小容量、低功率的场合应用较多。但在大容量电池组的均衡场合，均衡时产生大量热量的同时，会降低电池组的充电效率。主动均衡的工作原理是通过合理转移电池单元的电能，实现电池组的均衡。目前，电池单元的电能转移一般采用两种方法:一是直流母线转移法，通过隔离型DC/DC模块，将电池组直流母线的电压降压泵入电池单元或将电池单元的电能升压后泵入电池组直流母线，通过电池单元与电池组直流母线之间的电能交换实现均衡，其主要缺点是电池单元电压与电池组母线电压相差过大，特别是对于工作电压几百伏的高压电池组，上述电压相差几百倍，使得两者之间的电能转移电路的设计难度非常大，效率和成本也很难满足要求。同时，不同电压等级的电池组，需要设计不同的电路参数，降低了主动均衡电路的通用性，不利于批量生产，降低成本。二是通过电池单元间的电能平衡电路逐级转移。逐级转移法虽然相邻电池单元之间的电能转移不受总电压的影响，但是电池组串联级数多时，电能转换次数多，能量损失大，均衡效率低。同时由于电能是逐级传递，如果一个模块出现故障，则整个系统的均衡效果会显著降低，系统的可靠性差。因此，如何减少能量损耗，实现最大容量蓄电成为一个急需解决的问题。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，以减少能量损耗，实现最大容量蓄电。为实现上述目的，本技术提供了一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，包括：采样电路、与所述采样电路连接的处理电路、与所述处理电路连接的光耦合器、与所述光耦合器连接的开关场效应管和与所述开关场效应管连接的恒压电源，所述采样电路与待均衡的锂电池组中单体电芯连接。优选地，所述采样电路包括：第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻的一端与待测单体电芯的正极连接，所述第一采样电阻的另一端与所述第二采样电阻的一端连接，所述第二采样电阻的另一端接地，所述第一采样电阻的另一端还与所述处理电路连接，所述待测单体电芯的负极与锂电池组中其余的单体电芯的正极串联后接地。优选地，所述处理电路包括主控芯片U1及相关外围电路。优选地，还包括第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述处理电路，所述第三电阻的另一端连接所述光耦合器。优选地，所述开关场效应管的数量为两个，分别为第一开关场效应管和第二开关场效应管，第一开关场效应管的栅极和第二开关场效应管的栅极并联再与光耦合器连接。第二开关场效应管的源极接地，漏极接相应单体电芯的负极，第一开关场效应管的相应单体电芯的正极，漏极接外接VCC5V。优选地，待测的锂电池组包括若干个单体电芯，各单体电芯之间串联。本技术具有以下有益效果：本技术提供的一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，设有采样电路采样出电池组中电压最高的单体电芯电压，并以此单体电芯电压Vh为参考，分别对低于Vh的单体电芯进行充电，在对每个单体电芯充电过程中，微处理器采样反馈充电电芯的电压来控制每个电芯电压都充至Vh。最终使得每个电芯一致达到Vh，可以减少充电过程中的能量损耗，实现最大容量蓄电。下面将参照附图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术优选实施例的用于均衡锂电池组中单体电芯的装置的结构示意图；图2是本技术优选实施例的用于均衡锂电池组中单体电芯的装置的电路图。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1所示，本实施例提供一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，包括：采样电路、与采样电路连接的处理电路、与处理电路连接的光耦合器、与光耦合器连接的开关场效应管和与开关场效应管连接的恒压电源，采样电路与待均衡的锂电池组中单体电芯连接。上述的用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，设有采样电路采样出电池组中电压最高的单体电芯电压，并以此单体电芯电压Vh为参考，分别对低于Vh的单体电芯进行充电，在对每个单体电芯充电过程中，微处理器采样反馈充电电芯的电压来控制每个电芯电压都充至Vh。最终使得每个电芯一致达到Vh，可以减少充电过程中的能量损耗，实现最大容量蓄电。本实施例中，采样电路包括：第一采样电阻和第二采样电阻，第一采样电阻的一端与待测单体电芯的正极连接，第一采样电阻的另一端与第二采样电阻的一端连接，第二采样电阻的另一端接地，第一采样电阻的另一端还与处理电路连接，待测单体电芯的负极与锂电池组中其余的单体电芯的正极串联后接地。本实施例中，处理电路包括主控芯片U1及相关外围电路。具体地，本实施例中，主控芯片U1采用STM32F10系列的32位单片机(MCU)。作为可变换的实施方式，在其他可行的实施例中，主控芯片U1还可以采用所有能实现电路中其相同功能的其他型号的单片机(MCU)。优选地，还包括第三电阻，第三电阻的一端连接处理电路，第三电阻的另一端连接光耦合器。本实施例中，每个单体电芯包括两个开关场效应管开关场效应管的数量为两个，分别为第一开关场效应管和第二开关场效应管，第一开关场效应管(如T1)的栅极和第二开关场效应管(如T13)的栅极并联再与光耦合器连接。第二开关场效应管(如T13)的源极接地，漏极接相应单体电芯(如BAT16)的负极。第一开关场效应管(如T1)的相应单体电芯(如BAT16)的正极，漏极接外接VCC5V。需要说明的是，待测的锂电池组包括若干个单体电芯，各单体电芯之间串联。本实施例中，以16个单体电芯串联为例进行说明，分别为BAT1、BAT2、BAT3……BAT16串联而成。具体地，如图2所示，其中充电用5V_INPUT恒压电源可根据单体电芯的容量灵活配置电源功率。图2中，接入锂电池组后,处理电路的主控芯片U1初始化后通过ADC_BUS总线分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，其特征在于，包括：/n采样电路、与所述采样电路连接的处理电路、与所述处理电路连接的光耦合器、与所述光耦合器连接的开关场效应管和与所述开关场效应管连接的恒压电源，所述采样电路与待均衡的锂电池组中单体电芯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，其特征在于，包括：
采样电路、与所述采样电路连接的处理电路、与所述处理电路连接的光耦合器、与所述光耦合器连接的开关场效应管和与所述开关场效应管连接的恒压电源，所述采样电路与待均衡的锂电池组中单体电芯连接。


2.根据权利要求1所述的用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，其特征在于，所述采样电路包括：第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻的一端与待测单体电芯的正极连接，所述第一采样电阻的另一端与所述第二采样电阻的一端连接，所述第二采样电阻的另一端接地，所述第一采样电阻的另一端还与所述处理电路连接，所述待测单体电芯的负极与锂电池组中其余的单体电芯的正极串联后接地。


3.根据权利要求1所述的用于均衡锂电池组中单体电芯的装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林祥，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：长沙润物智联网络科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43