电池组平衡系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电池组平衡系统，其包括：一电池监控单元，该电池监控单元监控电池组所有电池的电压，并在电池组中任意两个电池电压不均衡时发出平衡指令；一电池平衡单元，该电池平衡单元接收电池监控单元发出的平衡指令，并对电池组中电压较低的电池充电。本实用新型专利技术设备结构简单，制造维护成本低廉，且操作方法简便，可随时对电池组进行平衡处理，且在充电过程中，在不刻意延缓电压较高电池充电速度的前提下，可使各电池达到基本相同的平衡速度，高效快速，并不会造成能源的浪费。本实用新型专利技术可被广泛应用于对各种电池组的平衡处理，从而提升其性能，延长其使用寿命。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术具体涉及一种对由多个电池串联组成的电池组内的各电池电压进行 平衡(balance)的系统。
技术介绍
在由多个电池串联组成的电池组中，由于各电池的充、放电不均等，造成各电池电 压不同，从而导致所谓不平衡现象的发生。例如在24V的锂电池组中， 一般共有8个串联 的锂电池，各锂电池理论电压应在3. 2V左右。在对该锂电池组充电时，当电池组电压达到 最高电压(如26V)时充电即会停止，但这26V的电压一般不会在上述8颗电池上平均分布 (即，26V/8 = 3. 25V)，而可能是这样的状况，即，其中若干电池电压达到3. 5V (过饱)，而若 干电池电压仅在3. 1V(未充饱)。这样，电池组中各电池的电压难以均衡，尤其在长期使用 后，各电池电压之间的差异还会逐渐增大，造成电池组性能恶化或者降低其使用寿命。 为克服这样的问题，人们发展出了各种不同的方法以使同一电池组中的所有电池 维持均等电压，这样的方法我们称之为平衡方法(balance)，则与该平衡方法配套应用的设 备被称为平衡器(balancer)、等压器、均压器或电池管理系统(BMS， battery management system)。 目前常见的平衡方式大多是将电池组中电压较高的电池(充电较饱的)透过电阻 放电(bleeding)，或是将电池组中电压较高的电池(充电较饱的)的部分电荷通过电容方 式等转移至电压较低的电池。然则，虽然该等方法可降低了电池组中整体的电压差异，但依 然无法达到使电池组中各电池电压整齐划一的目的。同时，该等方法还会造成能源的浪费， 或是需要设置较复杂的电路结构以实现电荷的转移。更进一步的，该等方法还可能延长电 池组的整体充电时间。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种对电池组平衡速度快、简单易行，且不会造成能源浪费的电池组平衡系统，以克服现有技术中的不足。 为实现上述专利技术目的，本技术采用了如下技术方案 —种电池组平衡系统，其特征在于，该电池组平衡系统包括 —电池监控单元，该电池监控单元监控电池组所有电池的电压，并在电池组中任 意两个电池电压不均衡时发出平衡指令； —电池平衡单元，该电池平衡单元接收电池监控单元发出的平衡指令，并对电池 组中电压较低的电池充电。进一步的，该电池组平衡系统具体包括 —开关电路，该开关电路包括复数个并联的开关组，其中各开关组分别与一电池 组中各电池对应连接； —电池监控单元，该电池监控单元经开关电路监控电池组各电池的电压，并在电池组中任意两个电池电压不均衡时发出平衡指令； —电池平衡单元，该电池平衡单元接收电池监控单元发出的平衡指令，并通过开关电路对电池组中电压较低的电池充电，至该电池电压升至一预设电压。所述电池监控单元包括 —模拟/数字转换器ADC单元，该ADC单元经开关电路接收电池组中各电池的电 压信号，并转换为数字信号发至一数据处理单元； —数据处理单元，该数据处理单元接收并处理ADC单元传输的数字信号，并向一 开关电路控制单元发出控制指令； —开关电路控制单元，该开关电路控制单元接收数据处理单元发出的控制指令，并控制开关电路中各开关组的动作。 该电池组平衡系统进一步包括 —开关电路，该开关电路包括复数个并联的开关组，其中各开关组分别与一电池 组中各电池对应连接； —模拟/数字转换器ADC单元，该ADC单元经开关电路接收电池组中各电池的电 压信号，并转换为数字信号发至一数据处理单元； —数据处理单元，该数据处理单元内预设一门坎值和/或一高电压门坎值，当该数据处理单元接收并处理ADC单元传输的数字信号时，若代表电池组内任意两个电池电压的数字信号的差值大于该门坎值，或代表电池组内任一电池电压的数字信号与代表电池组内所有电池电压平均值的数字信号的差值大于该门坎值，或代表电池组内任一电池电压的数字信号大于该高电压门坎值时，则同步或异步发出一控制指令和平衡指令； —开关电路控制单元，该开关电路控制单元接收数据处理单元发出的控制指令，并控制开关电路中各开关组的动作。 —电池平衡单元，该电池平衡单元接收电池监控单元发出的平衡指令，并通过开关电路对电池组中电压较低的电池充电，至该电池电压升至一预设电压。 所述电池平衡单元包括一充电单元，该充电单元为电池、电容、DC-DC转换器中的至少一种。 所述开关电路包括一电池正极连接模块以及与之对应的一电池负极连接模块，电 池正极连接模块和电池负极连接模块分别包括复数根并行设置的电池正极连接线和电池 负极连接线，各电池正极连接线和电池负极连接线上分别设置一个以上的开关，且各电池 正极连接线上设置的开关和与之对应的电池负极连接线上设置的开关组成开关组。 所述数据处理单元包括一处理器。 考虑到现有的对电池组进行平衡的方法的种种不足，本案专利技术人经长期研究和实 践，采用了一种异于现有技术的技术构思，达到了对电池组有效进行平衡的方式，且同时可 克服现有技术的不足，该技术构思的要点在于，在探知电池组中电池电压的差异后，对电池 组中电压较低的电池以外设的充电单元等进行额外补偿，使之达到预设电压(如平均电 压)等，形象的将，即是采用了一种补电的方式，从而达到使电池组内各电池电压均衡的目 的。 本技术的设备已为如上陈述所揭示，而其工作原理及过程可简明概括为同步 或交替进行的电池监控模式及电池平衡模式，其中 电池监控模式为 在电池组开始充电、充电期间或充电结束后，执行对电池组内各电池电压的扫瞄，具体操作可以为，由数据处理系统下达控制指令，命令开关电路控制单元控制开关电路中各开关组的运行状态，例如要监控其中某一电池的电压，则透过开关电路控制单元下令，把开关电路中与该电池相应的开关组导通，该电池的电压值透过ADC单元的量测回报给数据处理单元，扫瞄完毕，则重新使该开关组断开。按照同样的方式，可执行对电池组内每个电池电压的扫描。电池平衡模式为 扫瞄完电池组内每个电池的电压值后，若符合以下任一条件，即 (1)任两个电芯的差异超过门坎值； (2)某一电芯电压与平均电压差异超过门坎值； (3)任一电芯达到高电压门坎值； 则此电池组需要执行平衡操作，开始进入电池平衡模式，数据处理单元发送平衡指令，使开关电路控制单元控制开关电路中与需要"补电"的电池相应的开关组闭合，并透过电池平衡单元为该电池补电，至该电池电压提升至预计电压则停止充电。 如此，电池组平衡系统维持"监控"与"平衡"两种模式的同步或交替进行，直到电池组内所有电池间之电压差异皆在预设门坎值之内。 与现有技术相比，本技术的有益效果在于该电池组平衡系统设备结构简单， 制造维护成本低廉，且操作方法简便，可随时对电池组进行平衡处理，且在充电过程中，在 不刻意延缓电压较高电池充电速度的前提下，可使各电池达到基本相同的平衡速度，高效 快速，并不会造成能源的浪费。本技术可被广泛应用于对各种电池组的平衡处理，从而 提升其性能，延长其使用寿命。附图说明图1是本技术具体实施方式中一种电池组平衡系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图及具体实施方式对本技术的内容作进一步说明。 如图1所示，该电池组平衡系统用于对电池组进行平衡处理，该电池组可为常见的单组铅电池、锂电池、镍镉电池组等，其包括若干串接在一起的电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组平衡系统，其特征在于，该电池组平衡系统包括：一电池监控单元，该电池监控单元监控电池组所有电池的电压，并在电池组中任意两个电池电压不均衡时发出平衡指令；一电池平衡单元，该电池平衡单元接收电池监控单元发出的平衡指令，并对电池组中电压较低的电池充电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林伯璋，王崇宇，
申请(专利权)人：林伯璋，王崇宇，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]