本发明专利技术涉及蓄电池技术领域，特别涉及一种蓄电池组均衡装置，包括蓄电池组，还包括能量转移载体、均衡控制系统以及两级开关，其中，两级开关包括一级开关和二级开关；一级开关由机械开关组成，且分为两组：L组和R组，L组每个开关的第一端分别与蓄电池组中每个电池的正极相连，R组每个开关的第一端分别与蓄电池组中每个电池的负极相连；二级开关为电子开关L组每个开关的第二端分别与电子开关的一端相连R组开关每个的第二端分别与电子开关的另一端相连，能量转移载体与电子开关相并联。本发明专利技术通过使用电子开关，提高开关频率以提高均衡效率、降低对均衡装置控制的复杂度；通过使用蓄电池，进一步降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及蓄电池
，特别涉及一种蓄电池组均衡装置。
技术介绍
蓄电池广泛应用于军事、航天、工农业生产、通信、UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)、电动汽车、新能源储能等领域，由于单体电池电压容量有限，一般将 多只单体电池串联以满足电压要求。串联电池组放电时，电压最低的电池单体最容易过放 电，反之，向串联电池组充电时，电压最高的电池单体最容易过充电。随着充放电的循环使 用，电池组间不一致性越来越严重，导致电池组的寿命明显低于预计使用年限，但在目前制 造工艺水平及应用条件下，单体电池在长期使用过程中的性能差异是不可避免的，因此对 电池组均衡充电管理是当前提高电池组寿命的有效方法。目前实现电池均衡的主要依据是 电池电压，目标是使串联电池组的每个单体电池电压相等。目前电池组的均衡电路主要可 概括为能量耗散型和能量转移型两大类。能量耗散型均衡电路是将每个单体电池并联分流支路，将电压高的电池的电量通 过分流支路消耗掉，以达到各单体电池电压均衡的目的，这种方法结构简单，是目前应用最 为广泛的方法，但是这种方法浪费能源。能量转移型均衡电路是利用电感或电容储能元件，把电池组中容量高的单体电池 的能量通过储能元件转移到容量低的单体电池中，直到各个单体电池的容量均衡。该方案 相比于能量耗散型节约了能量，但是这种方法采用电子开关或继电器，而继电器开关速度 低且有拉弧，电子开关存在管压降。在均衡充电过程中开关要频繁切换，如采用接触器或继 电器很难达到高频切换的要求，而且在电路瞬间导通时会产生电弧，引起触头烧蚀；若选用 IGBTdnsulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)作为开关器件，其开关 本身的电压降约在IV左右，这对于电池组来说，已是显著的不均衡，因此单纯选用IGBT作 开关来控制电池组的均衡充电效果较差，并且电容的容量有限，每次只能转移部分电量，这 种方法需经过多周期循环才能将能量转移完毕，因此所耗费的时间也较长。为提高电池组的寿命，申请号为201010584058. 7的专利提出了一种蓄电池组电 压均衡器，采用超级电容作为能量转移载体，利用两级复合开关，通过控制电子开关和机械 开关的导通时序来防止电弧的产生及避免半导体管压降对均衡充电的影响，但该方法存在 如下问题1.机械开关的开关频率很低，影响均衡的效率；2.超级电容每次转移的容量有限，要通过多周期的电量转移才能完成均衡，而大 容量的超级电容造价很高；3.复合开关的控制非常复杂。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提高均衡装置的均衡效率、降低均衡装置控制 电池容量均衡的复杂度。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种蓄电池组均衡装置，包括蓄电池组，还包 括能量转移载体、均衡控制系统以及两级开关，其中，所述能量转移载体为能够充放电的介质；所述两级开关包括一级开关和二级开关；所述一级开关由机械开关组成，且分为 两组L组和R组，L组每个开关的第一端分别与所述蓄电池组中每个电池的正极相连，R 组每个开关的第一端分别与所述蓄电池组中每个电池的负极相连；所述二级开关为电子开 关；所述L组每个开关的第二端分别与电子开关的一端相连；所述R组每个开关的第二端 分别与电子开关的另一端相连，所述能量转移载体与所述电子开关相并联；所述均衡控制系统用于采集所述蓄电池组中每个电池的电压信号，并通过分析所 采集的电压信号来控制所述两级开关的导通或关断。其中，所述电子开关包括场效应管Tl、T2和快恢复二极管Dl、D2，所述场效应管 T2的源极与所述R组每个开关的第一端分别连接，所述快恢复二极管D2的阴极与所述场效 应管T2的漏极相连，所述快恢复二极管D2的阳极与所述场效应管T2的源极相连，所述场 效应管T2的漏极与所述场效应管Tl的源极相连，所述场效应管Tl的漏极与所述L组每个 开关的第一端分别连接，所述快恢复二极管Dl的阳极与所述场效应管Tl的源极相连，所述 快恢复二极管Dl的阴极与所述场效应管Tl的漏极相连。其中，所述能量转移载体包括依次串联连接的蓄电池B5、限流电阻R和电感L，所 述蓄电池B5与所述快恢复二极管D2的阳极相连，所述电感L与所述场效应管T2的漏极相连。其中，所述蓄电池B5由至少两个蓄电池串联而成或为一个蓄电池。其中，所述蓄电池组为串联蓄电池组。其中，所述机械开关为继电器或接触器。(三)有益效果本专利技术通过使用电子开关，提高开关频率以提高均衡效率；使用均衡控制系统构 成对二级开关的时序控制，降低均衡装置控制电池容量均衡的复杂度；通过使用蓄电池，降 低了成本。附图说明图1是按照本专利技术一种实施方式的蓄电池组均衡装置的电路原理图；图2是图1所示的蓄电池组均衡装置处于能量转移载体充电状态时的电路拓扑 图；图3是图1所示的蓄电池组均衡装置处于能量转移载体放电状态时的电路拓扑 图；图4是图1所示的蓄电池组均衡装置在一个充放电周期内的工作时序图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1是按照本专利技术一种实施方式的蓄电池组均衡装置的电路原理图，包括串联蓄 电池组、能量转移载体1、均衡控制系统2以及两级开关，其中，所述能量转移载体1为能够充放电的介质；所述两级开关包括一级开关和二级开关；所述一级开关由机械开关组成，且分为 两组L组和R组，L组每个开关的第一端分别与所述蓄电池组中每个电池的正极相连，R 组每个开关的第一端分别与所述蓄电池组中每个电池的负极相连；所述二级开关为电子开 关；所述L组每个开关的第二端分别与电子开关的一端相连；所述R组每个开关的第二端 分别与电子开关的另一端相连，所述能量转移载体1与所述电子开关相并联，所述机械开 关为继电器或接触器，本实施方式中，串联蓄电池组包括四个蓄电池，若串联的数量增加或 减少时，只需增加一级开关的数量，二级开关不变；所述均衡控制系统2用于采集所述蓄电池组中每个电池的电压信号，并通过分析 所采集的电压信号来控制所述两级开关的导通或关断。所述电子开关包括场效应管Tl、T2和快恢复二极管Dl、D2，所述场效应管T2的 源极与所述R组每个开关的第一端分别连接，所述快恢复二极管D2的阴极与所述场效应管 T2的漏极相连，所述快恢复二极管D2的阳极与所述场效应管T2的源极相连，所述场效应管 T2的漏极与所述场效应管Tl的源极相连，所述场效应管Tl的漏极与所述L组每个开关的 第一端分别连接，所述快恢复二极管Dl的阳极与所述场效应管Tl的源极相连，所述快恢复 二极管Dl的阴极与所述场效应管Tl的漏极相连。所述能量转移载体1包括依次串联连接的蓄电池B5、限流电阻R和电感L，所述蓄 电池B5与所述快恢复二极管D2的阳极相连，所述电感L与所述场效应管T2的漏极相连， 所述蓄电池B5由至少两个蓄电池串联而成或为一个蓄电池。以下描述图1所示的蓄电池组均衡装置的工作原理均衡控制系统2采集电池组Bl B4中每个单体电池的电压和蓄电池B5的电压， 作为启动均衡控制系统2的依据。所有一、二级开关的投切(“投”指导通，“切”指关断) 都由均衡控制系统2进行控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种蓄电池组均衡装置，包括蓄电池组，其特征在于，还包括能量转移载体（１）、均衡控制系统（２）以及两级开关，其中，所述能量转移载体（１）为能够充放电的介质；所述两级开关包括一级开关和二级开关；所述一级开关由机械开关组成，且分为两组：Ｌ组和Ｒ组，Ｌ组每个开关的第一端分别与所述蓄电池组中每个电池的正极相连，Ｒ组每个开关的第一端分别与所述蓄电池组中每个电池的负极相连；所述二级开关为电子开关；所述Ｌ组每个开关的第二端分别与电子开关的一端相连；所述Ｒ组每个开关的第二端分别与电子开关的另一端相连，所述能量转移载体（１）与所述电子开关相并联；所述均衡控制系统（２）用于采集所述蓄电池组中每个电池的电压信号，并通过分析所采集的电压信号来控制所述两级开关的导通或关断。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜海江，丑丽丽，钟诚，杨明皓，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11
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