[发明专利]电池单元自动均衡的系统和方法

说明书

技术领域

本发明是关于用于可充电电池的电池单元均衡电路，尤其是关于用在多个电池单元或多节串联电池进行自动均衡的电路及方法。

背景技术

如图1所示是目前一般所用的电池单元电压检测和均衡的方法。系统对每一节的电池电压进行检测，如果某节电池的电压高于其他的电池单元，就合并与该节电池相并联的继电器K，通过电阻R来释放能量，降低该电池单元的电压。此方法白白的消耗能量，降低系统的效率。

一个比较好的办法是有通过能量转移的方式将高电压的电池单元上的能量转移到低电压的电池上去，该方式需要比较复杂的控制电路。

上述现有技术，在检测各节电池电压来比较的时候，需要有个共同的参考地。这样在检测某节电池单元电压的时候，比较电路带有个很高的共谋电压，相对图中的系统参考地，最高的共模电压发生在检测电池单元21，共模电压是所有其他电池单元的串联电压和。高的共模电压影响测量的精度，限制了元器件的的选择。

要消除高的共模电压，一种现有技术是每一节电池单元为一个小系统，如图2所示，每一节电池单元有独立的检测电路，参考地位该电池单元的负极，检测出来的信号通过隔离器件，比如数字光偶等传递到控制器。有时候可以用变压器代替数字光耦来隔离传信号。

这种方法，每一节电池都需要比较复杂的控制电路，昂贵的器件，比如模拟数字转换器，微处理器，数字光偶或者信号变压器。。

发明内容

本发明提供了一种电池单元自动均衡的系统和方法。自动均衡系统包括多个电池单元；包括和电池单元的个数成比例且串联在电池串两端的一组电阻；包括和电池单元个数成比例的均衡子模块，每个子模块包括电池单元跟踪对应参考电压所需要的比较逻辑电路和能量转移电路。电阻串为每一个电池单元提供一个和电池串所有单元的平均电压成比例的电压参考，每个电池单元跟踪对应的电压参考，当一个电池单元的两端电压高于电池串所有单元的平均电压时候，通过能量转移来实现自动均衡。。

附图说明

以下附图中类似的标号表示类似组件，后问具体实施方式结合以下的附图进行，使得本发明的特性和优点显而易见。

图1为目前技术进行电池单元电压检测和均衡控制的系统方块图。

图2为目前技术电池单元电压检测的系统方块图。

图3为一个本发明的实施案例的系统方块图，该系统让每个电池单元跟踪电电池串所有单元的平均电压的方式实现自动均衡。

图4为一个本发明的实施案例的系统方块图，该系统让高于电池串所有单元的平均电压的电池串，通过以功率转换器，对整串电池充电，来转移高于平均的能量，实现自动均衡。功率转换器可以直接并联。

图5为本发明为某个电池单元电压检测和供电回路的一个基本实施案例，该案例通过电阻串分压为对应位置某个电池单元提供电压参考，一个电阻对应一个电池单元；通过差分信号处理器的输出来让此电池单元电压去跟踪参考电压，该差分信号处理器的供电由该电池单元联合上下各一电池单元一起供电，确保差分信号的输出范围不超过供电电压的范围。

图6为某个电池单元电压检测和供电回路的一个实施案例，该案例通过上下电池单元的联合供电来确保参考电压的比例放大可以正常工作。

图7为本发明为某个电池单元电压检测和供电回路的一个实施案例，该案例增加串联的电阻的个数确保参考电压的比例放大器可以正常工作的电路结构图。

图8为一个电池单元控制方块图，使每个单元的能量消耗或转移装置可以有条件的控制。

具体实施方式

以下对本发明即自动电池单元均衡电路的系统和方法给出详细的参考。尽管本发明同多对这些实施方式进行阐述和说明，但本发明不仅仅指局限于这些实施方式。本发明涵盖权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有的替代物，变体和等同物。

本领域的技术人员将理解，即使没有下文的具体实施方式中给出的从多具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟悉的方法、手续、元件和电路未作详细描叙，比便显示本发明的主旨。

根据本发明的一个实施案例，图3举例说明了多个电阻串联来提供参考电压给对应的电池单元。本领域的技术人员将认可系统中可以包含任意数量的电池单元。电阻的个数和电池单元的个数成比例，本领域的技术人员将认可，此目的是为了给对应的电池单元提供参考电压，因此比例可以是任意的数值，也可以用别的可以串联分压的器件比如电容。在此实例中，为方便说明，假定电阻的个数和电池的个数一样多，为N个(N)2)，而且所有的电阻的阻值的都相等。