新型电池均衡电路及其调节方法技术

公开了一种新型电池均衡电路及其调节方法、以及电池堆叠均衡电路，电池均衡电路包括：电池组，包括N个串联的电池单元；电感，用于储存和释放能量；均衡控制电路，进行控制，以选择N个电池单元中需要均衡调节的电池单元或者电池组，并通过控制电感存储和释放能量，在所选电池单元与电池组或其他电池单元之间或者在所选电池组与电池单元之间转移能量。根据本发明专利技术的电池均衡电路可以在电池组和任一电池单元之间转移能量，相比于传统技术中的有源均衡电路，本发明专利技术提出的技术方案更灵活，效率也更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及电池电源，更具体地，本专利技术的实施例涉及电池均衡电路及其调节方法。
技术介绍
当今，一个电池组通常包括几个相互串联的电池单元，由于每个电池单元在充电状态、阻抗和温度特性等方面的差异，会造成电池单元之间的不均衡。这种不均衡现象将使得整个电池组的容量减小、寿命缩短。因此，在电池组中需要运用电池均衡电路对其进行调节，以保持电池组的容量，延长电池组的寿命。现有技术中常见的电池均衡电路包括无源电阻均衡电路和包含电容、电感或变压器的有源均衡电路。无源电阻均衡电路通过电阻消耗多余的能量，效率低，发热量大。而常见的包含电容、电感或变压器的有源均衡电路由于存在电路复杂，缺乏稳定性等缺陷亦无法为客户所接受。图1示出了现有技术中的无源电阻均衡电路10。如图1所示，无源电阻均衡电路10包括和电池并联的旁路电阻器和旁路场效应晶体管(Field Effect Transistor, FET)。在无源电阻均衡电路10中，通过旁路电阻器和旁路FET对电压较高的电池单元放电，从而使得电池组各个电池单元之间的电压可以得到均衡。该技术方案虽然较简单，但它只能调节电压较高的电池单元，且多余的能量只能以热形式被耗散掉，均衡效率低。图2示出了现有技术中的包含电容的有源均衡电路20。如图2所示，在有源均衡电路20中，电容在两个相邻电池单元之间不断切换，以使得电池组中各个电池单元之间的容量可以得到均衡。该技术方案虽然效率较无源电阻均衡高，但在电容充电过程中仍然会耗散掉大量的能量，且能量只能在相邻电池单元之间进行转移。图3示出了现有技术中的包含变压器的的有源均衡电路30。如图3所示，在均衡电路30中，能量可以在电池组和电池组中的每个电池单元之间进行转移。该技术方案均衡速度较快，但由于采用了变压器而增加了电路成本和电路尺寸。图4示出了现有技术中的包含电感器的有源均衡电路40。如图4所示，均衡电路40以升降压变换器模式进行能量转移。该技术方案中，能量只能在两相邻电池单元之间进行转移，均衡速度较慢，均衡效率不高。
技术实现思路
鉴于现有技术中的问题，提出了本专利技术。根据本专利技术实施例，一种电池均衡电路，包括:电池组，包括N个串联的电池单元，其中，N为大于I的整数；电感，用于储存和释放能量；均衡控制电路，用于进行控制，以选择N个电池单元中需要均衡调节的电池单元，并通过控制电感存储和释放能量，在所选电池单元与电池组或其他电池单元之间转移能量。根据本专利技术实施例，一种电池堆叠均衡电路，包括:M个电池均衡电路，其中，M为大于I的整数，每一个电池均衡电路包括:电池组，所述电池组包括N个串联的电池单元，其中，N为大于I的整数；电感，所述电感用于储存和释放能量；以及均衡控制电路，所述均衡控制电路用于进行控制，以选择N个电池单元中需要均衡调节的电池单元，并通过控制电感存储和释放能量，在所选电池单元与电池组或其他电池单元之间转移能量；以及堆叠连接电路，用于依次将M个电池均衡电路中的每个电池均衡电路与其下一电池均衡电路连接根据本专利技术实施例，一种针对包括多个串联电池单元的电池组的电池均衡调节方法，包括:选择多个电池单元中需要均衡调节的电池单元；利用电感存储均衡调节所需的能量；以及释放电感中存储的能量，从而在所选电池单元与电池组或其他电池单元之间转移均衡调节所需的能量。附图说明图1示出了现有技术中的无源电阻均衡电路10。图2示出了现有技术中的包含电容的有源均衡电路20。图3示出了现有技术中的包含变压器的有源均衡电路30。图4示出了现有技术中的包含电感器的有源均衡电路40。图5示出依据本专利技术一个实施例的均衡电路50。图6(a) 6(c)示出图5所示均衡电路50将能量由电池单元转移至电池组的工作波形和工作原理电路。图7 (a) 7 (C)示出图5所示均衡电路50将能量由电池组转移至电池单元的工作波形和工作原理电路。图8示出依据本专利技术一个实施例的具有N个电池单元的均衡电路。图9示出依据本专利技术一个实施例的改进的均衡电路90。图10示出图9所示均衡电路90的一种具体实施电路100。图11示出图9所示均衡电路90的一种改进的具体实施电路110。图12 (a) 12 (c)示出图11所示均衡电路90将能量由电池组转移至电池单元的工作原理电路。图13 (a) 13 (b)示出图11所示均衡电路90将能量由电池单元转移至电池组的工作原理电路。图14(a) 14(b)示出图11所示均衡电路90将能量在电池单元之间转移的工作原理电路。图15示出了依据本专利技术一个实施例的补充充电电路150。图16示出了依据本专利技术一个实施例的改进的补充充电电路160。图17(a) 17(b)示出图16所示均衡电路160进行补充充电的工作原理电路。图18示出了依据本专利技术一个实施例的具有堆叠连接电路的均衡电路180。图19示出了依据本专利技术一个实施例的改进的具有堆叠连接电路的均衡电路190。图20 (a) 20 (d)示出了图19所示均衡电路190将能量在分电池组中进行转移的工作原理电路。图21示出了依据本专利技术一个实施例的改进的具有堆叠连接电路的均衡电路210。图22 (a) 22 (d)示出了图21所示均衡电路210将能量在分电池组中进行转移的工作原理电路。图23示出了根据本专利技术一个实施例的电池均衡调节方法230。具体实施例方式图5示出依据本专利技术一个实施例的均衡电路50。如图5所示，均衡电路50包括电池组，均衡控制电路以及电感LI。其中，电池组包括相互串联的电池单元Cl C4。均衡控制电路用于进行控制，以选择需要均衡调节的电池单元或者电池组，并通过控制电感LI存储和释放能量，在所选电池单元与电池组或者所选电池组与电池单元之间转移能量，实现能量均衡。均衡控制电路包括电池单元选择电路和电感能量控制电路，其中，电池单元选择电路用于选择电池单元。电感能量控制电路用于控制电感存储和释放能量。电池单元选择电路包括开关SI S8 ;电感能量控制电路包括开关Ml M4以及分别与开关Ml M4对应并联的二极管D(Ml) D(M4)。其中，电池单元选择电路用于选择需要进行均衡调节的电池单元，电感能量控制电路用于在电池组与电池单元之间转移能量，电感LI用于转移过程中能量的储存和释放。在本实施例中，电池单元选择电路通过使开关SI S8中对应于需要均衡调节的电池单元的开关导通，并使其他开关关断，来选择该电池单元。电感能量控制电路通过导通和关断开关Ml M4，来控制电感LI存储和释放能量。如图5所示，开关SI S4的第一端子分别耦接至电池单元Cl C4的正极，其第二端子耦接在一起。开关S5 S8的第一端子分别耦接至电池单元Cl C4的负极，其第二端子耦接在一起。开关Ml的第一端子以及二极管D(Ml)的阴极端耦接至电池单元Cl的正极，开关Ml的第二端子以及二极管D(Ml)的阳极端耦接至电感LI的第二端子。开关M2的第一端子以及二极管D (M2)的阴极端耦接至开关SI S4的第二端子，开关M2的第二端子以及二极管D(M2)的阳极端耦接至电感LI的第一端子。开关M3的第一端子以及二极管D (M3)的阳极端耦接至开关S5 S8的第二端子，开关M3的第二端子以及二极管D(M3)的阴极端耦接至电感LI的第二端子。开关M4的第一端子以及二极管D 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池均衡电路，包括：电池组，所述电池组包括N个串联的电池单元，其中，N为大于1的整数；电感，所述电感用于储存和释放能量；均衡控制电路，所述均衡控制电路用于进行控制，以选择N个电池单元中需要均衡调节的电池单元或者电池组，并通过控制电感存储和释放能量，在所选电池单元与电池组或其他电池单元之间或者在所选电池组与电池单元之间转移能量，其特征在于，所述均衡控制电路包括两组开关支路，其中，每组开关支路包括N+1条开关支路，且所述均衡控制电路通过使第一组开关支路中的第n条开关支路与第二组开关支路中的第n+1条开关支路导通，并使其他开关支路关断，来选择第n个电池单元，n为大于等于1且小于等于N+1的整数；其中，所述均衡控制电路通过开关支路的导通和关断，控制电感存储或释放能量，以在所选电池单元与其他电池单元或电池组之间转移能量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李桢，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：