[发明专利]蓄电池组均衡装置

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，特别涉及一种蓄电池组均衡装置。

背景技术

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IGBT(Insulated 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1V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。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明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，本发明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T1、T2和快恢复二极管D1、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T1的源极相连，所述场效应管T1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D1的阳极与所述场效应管T1的源极相连，所述快恢复二极管D1的阴极与所述场效应管T1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