一种蓄电池组均衡系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种蓄电池组均衡系统，包括多个串联的单体电池、检测模块、正向激励推挽模块和微处理器，每个单体电池上均连接有一独立的充电回路；所述充电回路由与该单体电池连接的的磁放大电压调节电路模块以及与该磁放大电压调节电路模块连接的变压器副边绕组构成；微处理器用于根据所述电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块采集的信号，控制所有磁放大电压调节电路模块和所述正向激励推挽模块。该系统达到了真正的电池组高效、安全的动态均衡充电和放电，能最大限度的保护电池，充分发挥电池组的能量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种蓄电池组均衡系统
本技术属于蓄电池的电池保护系统领域，涉及一种蓄电池组均衡系统。技术背景蓄电池作为能量存储介质，已经广泛应用于社会的各行各业，特别是近年来在通信电源、UPS电源、各种动力车辆、太阳能发电、风力发电、国家智能电网等行业中，作为动力或电源储能的系统中，磷酸铁锂电池已经被视为最关键的组件之一。电池系统对以串联方式工作的电池组进行充电、放电，在每次充电、放电以后，电池组里各个单体电池的特性都会不一样，如端电压、内阻、老化程度、剩余容量(S0C)、电池健康度(SOH)等等，并且会随着时间的推移进一步加剧单体电池之间的差异性。如何保证电池在充电、放电过程中进行电池组快速高效的动态主动均衡控制，是保证磷酸铁锂电池的安全性、可靠性以及充分发挥其化学效能的一项关键技术。随着磷酸铁锂电池的使用越来越广泛，近年来对串联磷酸铁锂电池组进行充电、 放电的装置和方法得到了不断的改进，以试图对串联在一起的电池组的保护和均衡能更加快速、高效。在磷酸铁锂电池的传统被动均衡方法中，都是利用半导体开关器件和功率电阻构成的放电矩阵网络，这些矩阵施加在每个单体电池两端，对充电时端电压较高的单体电池进行适量放电，使电池组中的各个单体电池的电压尽量以相同的速度一致升高，同时充足，达到串联电池的被动均衡的目的；由于采用的功率电阻要对单体电池进行放电才能达到均衡的目的，电阻的发热量大，因此对电池组前端充电器的能量利用率较低，有较大的电阻发电热损耗。在传统的电池组放电方法中，当其中的某一个电池芯达到需要保护的最小端电压时，则整个电池组将被强制停止放电，但在这个时候，其它的状态良好的一些电池芯中可能还有很多剩余的能量没有被释放出来，因此这将极大地影响电池组的能量使用率。在目前见到的传统的磷酸铁锂电池组放电方法中，是对串联在一起的电池组的总电压进行采集，并不监测各个单体电池的端电压；这种做法虽然简单，但是由于在使用过程中各个单体电池的电量并不均勻，假如长期循环使用下去，电量的差异性将会变的更大，所以电量较小的单体电池将会产生过放电，使得它的循环使用寿命大大的减少，因此将影响电池组的使用。上面描述的放电方法往往是设定一个电池组放电终止电压，当采集到电池组的总电压低于这个设定值时，就会终止电池组的放电。由于终止电压并不能反映电池组中所有单体电池的真实端电压，因此在终止放电时，有些单体电池可能会出现过放电的现象，有些单体电池可能还有很多剩余的电量没有使用，电池能量的使用率将大大的降低。在目前见到的传统的磷酸铁锂电池组放电方法中，都是参照电池的端电压作为判断依据，当电池的端电压达到一定数值时，就强制停止放电，但是在不同的实际使用环境下，如环境温度较高时，电池中可能还有很多剩余的电量没有释放出来，而在环境温度较低时，就会出现电池过放电的现象，因此会对电池造成损害。传统的磷酸铁锂电池动态主动均衡方法中，都是利用所有串联在一起的单体电池的电压最终达到一致作为均衡工作结束条件的。这样是不精确的。事实上电池的实际存储电量还要受到电池本身的温度、累计充放电次数、老化程度、健康程度、电池本身的化学特性等因素的影响。在不同的温度、充放电循环次数下，磷酸铁锂电池组充满电时能储存并释放出的能量是不相同的，而在充满电时电池的端电压也是不相同的。如在低温环境下，电池组中能存储的能量较小，充满电时的端电压较高，等等。要能最大限度到利用电池组中存储的电量，就需要充电、放电装置能在不同的环境下，能将电池中最大可存储的电量充满，并能够将电池组中储存的电量全部释放出来供给外部负载。值得一提的是，由于磷酸铁锂电池组中各个单体电池制造工艺误差等等的原因，在串联充电时，其电量存在一定的差异，而这种差异会在使用过程中慢慢的逐渐增大，这将影响整个电池组的正常工作，因此，这就需要充电、放电装置能够消除这种差异，使电池组在充电、放电过程中始终保持均衡状态。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种与现有技术相比更科学、更可靠、更能充分地利用磷酸铁锂电池组能量的均衡系统及方法，以克服现有技术中的不足。本技术提供了一种新型的基于各个单体电池动态电量和电压差异补偿的串联电池组均衡充电、放电的电路，具体采用如下技术方案一种蓄电池组均衡系统，包括蓄电池组，包括多个串联的单体电池，每个单体电池上均连接有一独立的充电回路；所述充电回路由与单体电池连接的磁放大电压调节电路模块以及与该磁放大电压调节电路模块连接的变压器副边绕组构成，且每个充电回路中的变压器副边绕组均来自于同一变压器的不同副边绕组；所述磁放大电压调节电路模块用于调节所述充电回路中的充电电压和充电电流；检测模块，包括与所述单体电池的个数相同的多个检测单元，每个检测单元分别与一个所述充电回路中的磁放大电压调节电路模块电连接，用于检测每个单体电池的电压、电流和温度；正向激励推挽模块，与外部充电系统及所述变压器的原边绕组连接，用于将来自于外部充电系统的电量变换成高频电压能量输送给所述变压器的原边绕组；以及微处理器，用于根据所述检测模块采集的信号，控制所有磁放大电压调节电路模块和所述正向激励推挽模块，以满足整个系统的控制需要。作为对上述技术方案的完善和补充，本技术进一步采取如下技术措施或是这些技术措施的任意组合所述正向激励推挽模块还串联于所述蓄电池组的正极和负极之间。所述均衡系统还包括一功率二极管，所述功率二级管的阳极与所述蓄电池组的正极连接，所述功率二极管的阴极与所述正向激励推挽模块连接。所述检测单元包括电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路。所述变压器的每个副边绕组的匝数均相同。所述单体电池为磷酸铁锂电池。本技术所提供的上述均衡系统，是对每个单体电池进行独立充电，以各个单体电池的动态电量和电压作为判断依据，在蓄电池组充电过程中，由于磁放大电压调节电路模块的调节作用，使得每个单体电池可以分别获得需要的充电电压和电流，实现在充电过程中的动态均衡。在蓄电池组接通负载进行放电的过程中，如某些单体电池出现欠压情况，则可以将蓄电池组两端的总电压反馈至所述正向激励推挽模块导通欠压的单体电池所在的充电回路，对该欠压的单体电池进行充电。最终达到真正的电池组高效、安全的动态均衡充电和放电，能最大限度的保护电池，充分发挥电池组的能量。附图说明图1是本技术中η个单体电池串联的均衡系统连接结构示意图。图2是本技术中一个单体电池上连接的充电电路示意图。图3是本技术中向单体电池CELL-I均衡充电的工作示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐述本技术，应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的保护范围。图1是本技术的均衡系统连接结构示意图，其包括由η个单体电池串联组成的蓄电池组，η个磁放大电压调节电路模块，分别由电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路组成的η个检测模块，一个微处理器30、一个非晶合金变压器10、一个正向激励推挽模块20、一个防止电池组充电的功率二极管40 ；其中每个单体电池均具备一独立的充电回路。请参见图1及2，以其中第一个单体电池CELL-I为例充电回路由与单体电池CELL-I 连接的磁放大电压调节电路模块Ib以及与该磁放大电压调节电路模块Ib连接的变压器副边绕组Ic构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张一，李思贤，
申请(专利权)人：上海锂曜能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：