一种控制电池组单体间电压均衡的系统、及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种控制电池组单体间电压均衡的系统及其控制方法，所述系统包括：电能转移回路，包含若干储能元件，每个所述储能元件通过第一开关分别并联至每个所述电池单体，每个所述储能元件通过第二开关并联至总线；控制回路，包含开关控制单元，所述开关控制单元可同步控制所有的第一开关和所有的第二开关轮流闭合。本申请通过利用电容储能器件来作为能量转移的媒介，使串联在一起的单体电池可以相互传递电能，达到各单体电压一致。对比DCDC类主动均衡，没有变压器耗损，效率更高，体积小，成本低、控制电路简单。控制电路简单。控制电路简单。

【技术实现步骤摘要】
一种控制电池组单体间电压均衡的系统、及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电池组电压均衡控制领域，具体指有一种控制电池组单体间电压均衡的系统、及其控制方法。

技术介绍

[0002]电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。常见的电池有锂电池等。电池组在使用过程中，由于容量个体差异及自放电率产生会电压差异。因此电池组需要通过电池均衡的手段使锂离子电池单体电压或电池组电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时保持相同状态，以避免过充、过放的发生。
[0003]目前电池均衡主要分为被动均衡和主动均衡，被动均衡是通过消耗电压高的单体电芯电能，该方法会产生大量热量，均衡电流小，效率低，无法满足大单体电芯均衡需求；参考图1，主动均衡主要通过隔离DCDC电路和变压器，对电压低的单体充电或电压高单体放电，可以实现电池单体到单体的电量转移，或者单体到PACK间的转移，实现该方法具有工作电流大，并且控制电路复杂、体积大、价格昂贵。
[0004]针对上述的现有技术存在的问题设计一种控制电池组单体间电压均衡的系统、及其控制方法是本专利技术研究的目的。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术在于提供一种控制电池组单体间电压均衡的系统、及其控制方法，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种控制电池组单体间电压均衡的系统，应用于多个电池单体串联组成的电池组，所述系统包括：
[0008]电能转移回路，包含若干储能元件，每个所述储能元件通过第一开关分别并联至每个所述电池单体，每个所述储能元件通过第二开关并联至总线；
[0009]控制回路，包含开关控制单元，所述开关控制单元可同步控制所有的第一开关和所有的第二开关轮流闭合。
[0010]进一步地，所述储能元件为电容，每个所述电容的两极均通过所述第一开关并联至每个所述电池单体的两极，所述总线包含第一极性总线和第二极性总线，每个所述电容的两极均通过所述第二开关并联至所述第一极性总线和所述第二极性总线。
[0011]进一步地，所述控制回路包含启动控制单元，所述启动控制单元连接至所述总线，所述启动控制单元用于对所述储能元件进行首次充电。
[0012]进一步地，所述启动控制单元用于对所述储能元件充电至所述电池单体的额定电压。
[0013]进一步地，包含电池管理单元，所述电池管理单元分别连接所述启动控制单元的
使能端和所述开关控制单元的使能端。
[0014]进一步地，所述开关控制单元连接所有的所述第一开关和所有的所述第二开关，所述开关控制单元可同步向所有的所述第一开关发出第一控制信号，所述开关控制单元可同步向所有的所述第二开关发出第二控制信号。
[0015]进一步地，所述第一控制信号和所述第二控制信号为电平相反的方波。
[0016]进一步提供一种控制电池组单体间电压均衡的系统的控制方法，基于所述的一种控制电池组单体间电压均衡的系统，包含以下步骤：
[0017]S1，通过所述控制回路控制所有的所述第一开关闭合、所有的所述第二开关断开，使所述储能元件分别连接所述电池单体，从而使每个所述储能元件的电压与所述电池单体的电压重新分配至相同；
[0018]S2，通过所述控制回路控制所有的所述第二开关闭合、所有的所述第一开关断开，使所述储能元件断开所述电池单体，并且所有的所述储能元件并联，从而使每个所述储能元件的电压重新分配至相同；
[0019]S3，重复若干次S1－S2，直至所有所述电池单体的电压相同。
[0020]进一步地，在S1之前，执行：
[0021]S0，通过所述控制回路控制所有的所述第一开关断开、所有的所述第二开关闭合，通过所述启动控制单元对所述储能元件进行首次充电。
[0022]因此，本专利技术提供以下的效果和/或优点：
[0023]本申请通过储能元件及其对应的开关，通过控制单元对开关的逻辑进行控制，即可实现主动电压均衡的目的。本申请结构简单，元器件少，改变了传统均衡系统需要变压器等结构以及传统均衡系统在每一电池回路均设置一个控制单元，从而实现大大降低成本低的目的。还可以大大提高电池均衡电路效率。
[0024]本申请采用储能元件作为电能存放、转换的期间，不用变压器来做电能转换，具有体积更小，效率更高的特点。
[0025]本申请通过利用电容储能器件来作为能量转移的媒介，使串联在一起的单体电池可以相互传递电能，达到各单体电压一致。对比DCDC类主动均衡，没有变压器耗损，效率更高，体积小，成本低、控制电路简单。
[0026]应当明白，本专利技术的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本专利技术的进一步的解释。
附图说明
[0027]图1为
技术介绍
所提到的现有主动均衡系统的结构示意图。
[0028]图2为本专利技术提供的系统的电路示意图。
[0029]图3为本专利技术的提供的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0030]为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本专利技术的结构作进一步详细描述：应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别说明其顺序的，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行，
[0031]参考图2，一种控制电池组单体间电压均衡的系统，应用于多个电池单体B1、B2、B3
…
Bn串联组成的电池组1，本实施例中，电池组1是串联结构，多个电池单体Bn头尾相连组成电池组1。电池组1以及每个电池单体Bn均具有充电、放电工作方式。
[0032]所述系统包括：
[0033]电能转移回路2，包含若干储能元件C1、C2、C3
…
Cn，储能元件用于储存电能，其储存的电能来源可以是来自电池单体Bn，也可以是来自外部充电电路等。
[0034]如图2所示，每个所述储能元件Cn通过第一开关S1－1、S1－2、S1－3
…
S1－n分别并联至每个所述电池单体Bn，通过储能元件Cn与电池单体Bn并联的连接关系，电池单体Bn在第一开关Sn闭合的时间段内可以对电池单体Bn进行充电或放电，从而将电池单体Bn的电能储存在储能元件Cn中，并且，储能元件Cn所能储存的电能、所达到的电压与其连接的电池单体Bn相关，例如当前电压为1.3V，则储能元件Cn所达到的电压也为1.3V，根据储能元件Cn的特性，其储能量与电压正相关。
[0035]如图2所示，每个所述储能元件Cn通过第二开关并S2－1、S2－2、S2－3
…
S2－n联至总线P5、P6；通过总线P5、P6与每个储能元件Cn并联的连接关系，储能元件Cn的电能可以在第二开关S2－n闭合后通过总线P5、P6重新分配，储能器件的电压将高放低充，最终电压都相等。
[0036]第一开关S1－n和第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制电池组单体间电压均衡的系统，应用于多个电池单体串联组成的电池组，其特征在于：所述系统包括：电能转移回路，包含若干储能元件，每个所述储能元件通过第一开关分别并联至每个所述电池单体，每个所述储能元件通过第二开关并联至总线；控制回路，包含开关控制单元，所述开关控制单元可同步控制所有的第一开关和所有的第二开关轮流闭合。2.根据权利要求1所述的一种控制电池组单体间电压均衡的系统，其特征在于：所述储能元件为电容，每个所述电容的两极均通过所述第一开关并联至每个所述电池单体的两极，所述总线包含第一极性总线和第二极性总线，每个所述电容的两极均通过所述第二开关并联至所述第一极性总线和所述第二极性总线。3.根据权利要求1所述的一种控制电池组单体间电压均衡的系统，其特征在于：所述控制回路包含启动控制单元，所述启动控制单元连接至所述总线，所述启动控制单元用于对所述储能元件进行首次充电。4.根据权利要求3所述的一种控制电池组单体间电压均衡的系统，其特征在于：所述启动控制单元用于对所述储能元件充电至所述电池单体的额定电压。5.根据权利要求3所述的一种控制电池组单体间电压均衡的系统，其特征在于：包含电池管理单元，所述电池管理单元分别连接所述启动控制单元的使能端和所述开关控制单元的使能端。6.根据权利要求1所述的一种控制电池组单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶颖坤，孟超，陈文全，
申请(专利权)人：厦门海泰新能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：