[发明专利]电池单体平衡系统

说明书

技术领域

本申请涉及用于平衡电池单体的系统和方法。具体地，本申请涉及用于当电池单体的电压超过预定阈值时自动地启动放电电路的系统和方法。放电电路从电池单体引出恒定的放电电流，直到电池单体的电压低于预定阈值为止，从而获得大约为预定阈值的电池单体。

背景技术

用于电动车辆的电池组可包括串联连接的多个电池单体，每一个电池单体均需要均等地充电。充电器可将电池组充电到每个电池单体预定的电压。然而，各个电池单体可能没有被充电至相同水平，并且单体的充电水平状态之间的差异会引起安全、可靠性和性能问题。电池组容量被限制到最低电池单体的容量。此外，当一些电池单体比其他电池单体具有较高的充电状态水平时，过充电单体可导致不安全的条件，诸如燃烧和爆炸。此外，当一些电池单体具有较低的充电状态水平时，随着电池的放电，这些单体会放电到导致单体容量永久损失的程度。

发明内容

本申请的解决方案提供了用于平衡电池单体的系统和方法。该平衡系统可附接至单个电池单体。当电池单体和平衡系统附接时，电池单体可以向绿色LED供电以表明已经进行了适当的连接。如果电池单体的电压超过阈值，则该电池单体可以对红色LED供电，从而向用户表明已经启动了放电电路。放电电路自动地从电池单体引出电流并且当电池单体的电压低于阈值时停止。因此，该解决方案可以获得具有期望的充电水平状态的电池单体。

在一个方面中，本申请涉及一种电池单体平衡系统。该平衡系统包括放电电路和用于将放电电路连接至电池单体的装置。放电电路被配置为当电池单体的电压超过预定阈值时该放电电路被自动启动，以从电池单体引出恒定的放电电流，直到电池单体的电压低于预定阈值为止。

放电电路可包括分压电路、比较电路以及一个或多个电流源电路。分压电路可被配置为当电池单体的电压超过预定阈值时该分压电路连接至被启动以运行的比较电路。分压电路可以被编程以生成经由比较电路启动一个或多个电流源电路的预定电压。一个或多个电流源电路中的每一个均可以被配置为使得流过基本稳定的电流，而与电池单体的电压无关。

分压电路可包括被编程以生成预定电压的一个或多个电阻器。对于每个电流源电路，用于连接平衡电路的装置的第一终端可连接至第一晶体管的发射极以及第一电阻器的第一终端。第一晶体管的基极可以连接至第一电阻器的第二终端以及第二晶体管的发射极。第一晶体管的集电极可以连接至第二晶体管的基极。第二晶体管的集电极可以连接至用于连接平衡电路的装置的第二终端。比较电路可包括分路调节器。

由分压电路生成的预定电压可以约为1.2V。当电池单体的电压在预定阈值之下时，比较电路可能不运行。一个或多个电流源电路中的每一个均可以包括一个或多个晶体管以及一个或多个电阻器，并被配置为使得一个或多个晶体管互相作用以形成平衡，使得稳定的电流流过一个或多个电阻器，从而消耗电能。预定阈值可以约为3.7V。

该系统可包括用于表明系统正在从电池单体接收电能的第一输出设备以及用于表明启动放电电路的第二输出设备。第一输出设备可以为绿色LED，第二输出设备可以为红色LED。电池单体可以为单个电池。电池单体可包括一个或多个电池。电池可以为锂离子电池。放电电流可以约为电池单体的安培小时率的0.5％。可以从0.22A、0.33A、0.5A、0.89A或1.11A中选择放电电流。

在另一方面中，本申请涉及一种用于为包括多个电池单体的电池组提供平衡充电循环的系统。该系统可包括多个放电单体，每一个放电单体均连接至多个电池单体中的每一个。多个放电单体中的每一个均可以被配置为当所对应的电池单体的电压超过预定阈值时放电单体被自动启动，以从对应的电池单体引出恒定的放电电流，直到对应的电池单体的电压落到预定阈值之下为止。多个放电单体中的每一个均可以是独立的(autonomous，自激的)。

多个放电单体中每一个的放电电路可包括分压电路、比较电路以及一个或多个电流源电路。分压电路可以被配置为当电池单体的电压超过预定阈值时分压电路被启动以运行。分压电路可以被编程以生成预定电压，该电压被输入至启动一个或多个电流源电路的比较电路。一个或多个电流源电路中的每一个均可以被配置为使得基本稳定的电流流过，而与电池单体的电压无关。