能量转移式电池单体电压管理电路制造技术

本发明专利技术涉及一种能量转移式电池单体电压管理电路，用于管理包括多个串联的电池单体的电池组，电池组分割成多个电池单元，每个电池单元包括多个串联的电池排，电池排包括多个电池单体，管理电路包括变压器、多个电感、多个储能电容与多个开关管，变压器具有多个原边绕组，变压器的副边绕组的两端通过开关管分别连接电池组的正负极，多个原边绕组分别通过不同的开关管并接在多个电池单元的两端；每个电池排的两端通过一个开关管并接一个电感，每个电池单元中与电池排并接的相邻电感之间串联一个储能电容。上述能量转移式电池单体电压管理电路，改善了电池组电池的不一致性，延长了电池的使用寿命。池的使用寿命。池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
能量转移式电池单体电压管理电路


[0001]本专利技术涉及电池管理
，特别是涉及一种能量转移式电池单体电压管理电路。

技术介绍

[0002]电池组的使用寿命受电池不一致性的严重影响，依据“木桶效应”，电池组在循环寿命和容量利用率等方面明显劣于单体性能。随着电池组的循环使用，单体不一致性将加剧，进一步恶化锂离子电池的成组特性，极易发生少数单体过充过放情况，从而导致电池组性能大幅衰减，极端情况下甚至可能燃烧、爆炸等恶性事故，给锂离子电池的应用推广造成极大的阻碍。
[0003]对电池组进行均衡控制，即在循环使用过程中，以能量消耗或者转移的方式对电池组内的单体能量适时进行平衡，从而降低单体发生过充过放的概率，消除放电深度差异对电池组的不利影响，进而提高电池组的整体能量利用率，延长电池循环寿命。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够改善电池不一致性、延长电池使用寿命的能量转移式电池单体电压管理电路。
[0005]一种能量转移式电池单体电压管理电路，用于管理包括多个串联的电池单体的电池组，所述电池组分割成多个电池单元，每个电池单元包括多个串联的电池排，所述电池排包括多个电池单体，
[0006]所述管理电路包括变压器、多个电感、多个储能电容与多个开关管，所述变压器具有多个原边绕组，所述变压器的副边绕组的两端通过开关管分别连接所述电池组的正负极，所述多个原边绕组分别通过不同的开关管并接在所述多个电池单元的两端；
[0007]每个电池排的两端通过一个开关管并接一个电感，每个电池单元中与电池排并接的相邻电感之间串联一个储能电容。
[0008]进一步的，所述管理电路还包括多个均衡电容与多个控制开关，所述电池排的相邻电池单体分别通过两个控制开关并接一个均衡电容。
[0009]进一步的，所述管理电路还包括多个滤波电容，所述电池排中每个电池单体两端并接一个滤波电容。
[0010]进一步的，所述多个电池单元中的电池排数量相等，所述多个电池排中的电池单体的数量相等。
[0011]进一步的，所述电池单元中具有两个电池排。
[0012]进一步的，所述相邻电感之间串联一个储能电容与相邻电感组成CUK变换器。
[0013]进一步的，所述电池排中具有两个电池单体。
[0014]上述能量转移式电池单体电压管理电路，通过变压器均衡，可以实现电池组中任意单体电池的快速均衡，控制方式简单，均衡电流大，均衡效率高，结构易于扩展，变压器原
边绕组的数量大幅度减少，使得变压器原边绕组的一致性控制难度大幅度降低。CUK变换器均衡电路进行电池均衡时均衡放电和充电同时进行，均衡速度快，均衡能量转移效率高，每个CUK变换器中的电感均衡的是多个单体电池串联的电池排的电压，从而压差得到了增大，改善了当电池组中各单体电压差较小时，均衡电流很小的缺点。开关电容法是管理相邻两节电池单体的主动均衡，主要功能是对相邻两节电池之间的荷电状态差异进行判断，根据均衡算法的结果，均衡模块以开关电源的方式，通过电容的中转站作用把电压高的电池多余电量转移到电压低的电池，实现电池容量最大化。此方案只需要开关和电容来完成均衡电路的搭建，优点是结构比较简单，均衡过程中几乎没有能量损失。通过以上均衡方法的结合，改善了电池组电池的不一致性，延长了电池的使用寿命。
附图说明
[0015]图1为一个实施例的能量转移式电池单体电压管理电路图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]如图1所示，一种能量转移式电池单体电压管理电路，用于管理包括多个串联的电池单体B1～B
n
的电池组，该电池组分割成多个电池单元110，每个电池单元110包括多个串联的电池排112，电池排112包括多个电池单体。管理电路包括变压器T、多个电感L1～L
n/2
、多个储能电容C
L1
～C
Ln/4
与多个开关管S1‑1～S1‑
n/2
、S、S
N1
～S
Nn/4
，变压器T具有多个原边绕组N1‑1～N1‑
n/4
，变压器T的副边绕组N2的两端通过开关管S分别连接电池组的正负极，多个原边绕组N1‑1～N1‑
n/4
分别通过不同的开关管S
N1
～S
Nn/4
并接在多个电池单元110的两端。每个电池排112的两端通过一个开关管S1‑1～S1‑
n/2
并接一个电感，每个电池单元110中与电池排112并接的相邻电感之间串联一个储能电容C
L1
～C
Ln/4
。
[0018]在本实施例中，管理电路还包括多个均衡电容C
B1
～C
Bn/2
与多个控制开关S1～S
n
，电池排112的相邻电池单体B1～B
n
分别通过两个控制开关S1～S
n
并接一个均衡电容C
B1
～C
Bn/2
。
[0019]在本实施例中，管理电路还包括多个滤波电容C1～C
n
，电池排112中每个电池单体两端并接一个滤波电容C1～C
n
。具体的，多个电池单元110中的电池排数量112相等，多个电池排112中的电池单体的数量相等。电池单元110中具有两个电池排112。相邻电感L1～L
n/2
之间串联一个储能电容C
L1
～C
Ln/4
与相邻电感L1～L
n/2
组成CUK变换器。电池排112中具有两个电池单体B1～B
n
。
[0020]以下结合图1具体说明。
[0021]以一个由n个单体电池串联模组为例，按本专利技术方案每4个电池单体组成1个电池单元110，共分成n/4个单元，每2个电池单体组成1个电池排112，每个电池单元110由2个电池排112组成。例如电池单体B1～B4串联组成第1个电池单元和电池单体B
n
‑3～B
n
串联组成第n/4个电池单元。每个电池单元内的4个电池单体又平分成2个小单元(电池排)，每个电池排由2个电池单体组成，这相邻的2个电池排共用1个CUK(Care Unite Skin，Cuk斩波电路)变
换器均衡电路。每个电池排内的2个电池单体共用1个电容作为均衡电容；由每2个电池排组成的4个电池单体共同组成的电池单元与整个电池组配置1个变压器均衡。
[0022]其中开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能量转移式电池单体电压管理电路，用于管理包括多个串联的电池单体的电池组，所述电池组分割成多个电池单元，每个电池单元包括多个串联的电池排，所述电池排包括多个电池单体，其特征在于，所述管理电路包括变压器、多个电感、多个储能电容与多个开关管，所述变压器具有多个原边绕组，所述变压器的副边绕组的两端通过开关管分别连接所述电池组的正负极，所述多个原边绕组分别通过不同的开关管并接在所述多个电池单元的两端；每个电池排的两端通过一个开关管并接一个电感，每个电池单元中与电池排并接的相邻电感之间串联一个储能电容。2.根据权利要求1所述的转移式电池单体电压管理电路，其特征在于，所述管理电路还包括多个均衡电容与多个控制开关，所述电池排的相邻电池单体分别通过两...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德华，张伟，
申请(专利权)人：傲普上海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：