电池单元均衡电路和方法技术

本发明专利技术提供了一种电池单元均衡的电路和方法，该电池单元均衡电路包括：具有第一电压的第一电池单元；具有第二电压且与第一电池单元串联的第二电池单元，第二电压大于所述第一电压；以及与第二电池单元并联的旁路，当第二电压和第一电压的差值大于预设均衡临界值时，导通第二电池单元的旁路，产生旁路电流，且旁路电流持续的均衡时间（即第二电池单元的均衡时间）与第二电压和第一电压的差值成比例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种电池保护系统，尤其是关于一种电池单元均衡系统。技术背景在多个电池单元的电池组中，各个电池单元会因为老化程度或电池温度不同而产 生差异。随着充/放电循环次数的增加会导致电池单元之间的电压差异，从而造成电 池单元不均衡以及电池寿命縮短。当电池组在一段时间内以一个相对高的电流放电时，如果电池单元的不均衡达到 一个特定的极限值，电池包中容量最小的电池单元产生的极性反向会造成该电池单元 的永久性损坏。因此，当电池组电池单元出现不均衡时，需要一种电路和方法对电池组进行均衡处理。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电池单元均衡电路，其包括具有第一电压的第一电池单元； 与第一电池单元串联且具有第二电压的第二电池单元，所述第二电压大于所述第一电压；以及与第二电池单元并联的旁路，当所述第二电压和所述第一电压之间的 电压差值大于预设均衡临界值时，导通所述旁路，并产生流经所述旁路的旁路电流， 所述旁路电流持续的均衡时间与所述电压差值成比例。本专利技术还提供一种电池单元均衡电路，其包括与第一电池单元并联的第一旁 路，用于产生所述第一电池单元对应的第一旁路电流；与第二电池单元并联的第二旁 路，用于产生所述第二电池单元对应的第二旁路电流，所述第二电池单元与所述第一 电池单元串联；其中，当所述第一电池单元和所述第二电池单元都处于非均衡状态时，同时产生所述第一旁路电流和所述第二旁路电流，且持续一段预设均衡时间。本专利技术又提供一种电池单元均衡电路，其包括逻辑控制单元，用于测量第一电 池单元的第一荷电态和与所述第一电池单元串联的第二电池单元的第二荷电态，其 中，所述第二荷电态大于所述第一荷电态；与所述第二电池单元并联的旁路，用于当 所述第一荷电态和所述第二荷电态之间的差值大于预设均衡临界值时产生所述第二 电池单元的旁路电流，且持续一段均衡时间。本专利技术再提供一种电池单元均衡方法，其包括测量第一电池单元的第一荷电态; 测量与所述第一电池单元串联的第二电池单元的第二荷电态，所述第二荷电态大于所 述第一荷电态；当所述第二荷电态和所述第一荷电态的差值大于一个预设均衡临界值 时，产生所述第二电池单元的旁路电流，且持续一段均衡时间。本专利技术还提供一种电池单元均衡电路，其包括与电池组中一节电池单元并联的 旁路；及与所述电池组耦合的充电均衡控制器，当所述电池单元的电压达到预设最大 充电电压时，产生充电终止信号以中断对所述电池组充电，以及当所述电池单元的电 压达到低于所述预设最大充电电压的预设均衡临界值时，产生电池单元均衡信号，导 通对应电池单元的旁路，产生旁路电流。通过采用本专利技术所述的电池均衡电路和方法，即便经过多次充放电，电池之间的 不均衡都能得以减小或消除，从而提高电池组性能并延长电池寿命。附图说明以下附图中类似标号表示类似组件，后文具体实施方式结合以下附图进行，将使 得本专利技术之特性和优点显而易见。图1所示为本专利技术一个实施例所述的电池单元均衡电路的结构框图； 图2所示为本专利技术一个实施例所述的电池单元均衡电路的操作流程图； 图3所示为本专利技术的一个实施例所述的电池单元均衡电路的操作流程图； 图4所示为本专利技术的一个实施例所述的电池单元均衡电路的操作流程图； 图5A所示为本专利技术的一个实施例所述的电池单元均衡电路的结构框图； 图5B所示为图5A中的充电均衡控制器的示例性电路图。具体实施方式以下将对本专利技术即电池单元均衡的电路和方法的实施例给出详细的参考。尽管本 专利技术通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本专利技术并不仅仅只局限于这 些实施方式。相反，本专利技术涵盖后附权利要求所定义的专利技术精神和专利技术范围内的所有 替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。 本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例 中，对于大家熟知的方法、手续、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主匕曰o图1所示为本专利技术一个实施例所述的电池单元均衡电路的结构框图。在图1的例 子中，电池单元均衡电路100包含一个由N个电池单元102—1 102_N组成的电池组。 为了简洁明了的表达，图中省略了部分电池单元。电池单元102_1~102—N中的每一 个单元都有一个与之并联的旁路。例如，电池单元102—1的旁路由电阻106_1,电阻 106—2以及开关104_1组成；电池单元102—2的旁路由电阻106_2，电阻106_3以及 开关104—2组成；电池单元102一N的旁路由电阻106—N，电阻106—N+l以及开关104_N 组成。在本专利技术的一个实施例中，电池单元均衡电路100还包括均衡控制器110、监测 电路120以及逻辑控制单元130。均衡控制器110通过控制电池单元102_1~102—N的 对应开关104—1 104一N的状态来控制每个单元的旁路(注意为了简洁明了的表达， 图1中省略了部分开关)。监测电路120监测电池单元102一1 102—N的电压。逻辑控 制单元130读取监测电路120的监测信号，并控制均衡控制器110。在一个实施例中， 逻辑控制单元130可以是处理器(比如微处理器)或者状态机。在一个实施例中，监测电路120包含一个模数转换器。在每一个模数转换周期中， 模数转换器监测电池单元102一1 102—N的电压，逻辑控制单元130读取模数转换器 的监测信号，并由此判断哪一个电池单元处于非均衡的状态。优点在于，如果有一个 电池单元处于非均衡的状态，则导通该电池单元对应的旁路，产生流经对应旁路的旁 路电流(或称均衡电流)。图2所示为本专利技术的一个实施例所述的电池单元均衡电路100的操作流程图200。图2将结合图l进行描述。在一个实施例中，电池组包括具有第一电压的第一电池单元；与第一电池单 元串联且具有第二电压的第二电池单元，第二电压大于第一电压；以及与第二电池单元并联的旁路，当第二电压和第一电压的差值大于一个预设均衡临界值时，导通第二电池单元的旁路，产生对应的旁路电流。优点在于，旁路电流(或均衡电 流)的持续时间(即第二电池单元的均衡时间)与第二电压和第一电压的差值成比例。在步骤202中，监测电池单元102_1~102—N的电压。在一个实施例中，监测电 路120耦合于电池单元102—1 102一N，用于监测该电池单元102—1~102—N的电压， 并产生一个反映电池电压的监测信号。在一个实施例中，该监测信号被送到逻辑控制 单元130。在歩骤204中，比较电池单元102一1 102—N的电压，例如，使用逻辑控制 单元130来进行比较。在一个实施例中，执行步骤206，如果电池单元的最大电压和最小电压的差值大 于预设均衡临界值，流程图200转至执行步骤210，否则流程图200返回执行步骤202。 例如，如果第一电池单元102—1的电压为最小电压Vcel1—min，第二电池单元102—2 的电压为最大电压Vcell_max，且Vcell—max和Vcell—min的差值大于预设均衡临界 值，那么流程图200转至执行步骤210。在步骤210中，设定一个与最大电压Vcell—max和最小电压Vcell_min的差值成 比例的均衡时间T—balancing。在一个实施例中，均衡时间T_balanci本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池单元均衡电路，其特征在于，包括：　具有第一电压的第一电池单元；　与所述第一电池单元串联且具有第二电压的第二电池单元，所述第二电压大于所述第一电压；及　与所述第二电池单元并联的旁路，当所述第二电压和所述第一电压之间的电压差值大于预设均衡临界值时，导通所述旁路，并产生流经所述旁路的旁路电流，所述旁路电流持续的均衡时间与所述电压差值成比例。

【技术特征摘要】
US 2007-9-25 11/903,8501. 一种电池单元均衡电路，其特征在于，包括具有第一电压的第一电池单元；与所述第一电池单元串联且具有第二电压的第二电池单元，所述第二电压大于所述第一电压；及与所述第二电池单元并联的旁路，当所述第二电压和所述第一电压之间的电压差值大于预设均衡临界值时，导通所述旁路，并产生流经所述旁路的旁路电流，所述旁路电流持续的均衡时间与所述电压差值成比例。2. 根据权利要求l所述的电池单元均衡电路，其特征在于，还包括逻辑控制单元，用于接收第一监测信号和第二监测信号，并决定所述均衡时间， 其中，所述第一监测信号指示所述第一电压，所述第二监测信号指示所述第二电压。3. 根据权利要求l所述的电池单元均衡电路，其特征在于，还包括 均衡控制器，当所述电压差值大于所述预设均衡临界值时，所述均衡控制器在所述一段均衡时间内持续导通所述旁路。4. 根据权利要求1所述的电池单元均衡电路，其特征在于，还包括 监测电路，用于监测所述第一电压和所述第二电压。5. —种电池单元均衡电路，其特征在于,包括第一旁路，与第一电池单元并联，用于产生所述第一电池单元对应的第一旁路电流；第二旁路，与第二电池单元并联，用于产生所述第二电池单元对应的第二旁路电 流，所述第二电池单元与所述第一电池单元串联；其中，当所述第一电池单元和所述第二电池单元都处于非均衡状态时，同时产生 所述第一旁路电流和所述第二旁路电流，且持续一段预设均衡时间。6. 根据权利要求5所述的电池单元均衡电路，其特征在于，所述第一旁路电流流经所述第一旁路，所述第二旁路电流流经所述第二旁路。7. 根据权利要求5所述的电池单元均衡电路，其特征在于，当所述第一电池单元的 第一电压大于预设均衡临界值，且所述第二电池单元的第二电压也大于预设均衡临界 值时，所述第一电池单元和所述第二电池单元都处于所述非均衡状态。8. 根据权利要求5所述的电池单元均衡电路，其特征在于，当所述第一电池单元的第一电压和一第三电池单元的第三电压之间的第一差值大于一预设均衡临界值，且所 述第二电池单元的第二电压和所述第三电池单元的第三电压之间的第二差值也大于 所述预设均衡临界值时，则所述第一电池单元和所述第二电池单元都处于所述非均衡状态。9. 根据权利要求5所述的电池单元均衡电路，其特征在于，还包括监测电路，用于监测所述第一电池单元的第一电压和所述第二电池单元的第二电压。10. —种电池单元均衡电路，其特征在于,包括逻辑控制单元，用于测量第...

【专利技术属性】
技术研发人员：法拉维斯卢浦，康斯坦丁布克，曾晓军，盛开义，肖安全，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]