[实用新型]一种采用动态基准的电池均压控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及蓄电池领域，具体涉及对蓄电池中的各个单体电池实现均压的控制装置。

背景技术

蓄电池由多个单体电池串联组成，蓄电池组由多个蓄电池串联组成，已广泛地应用在交通、电力、通信等领域的电子设备中。实践表明，蓄电池组的寿命远远低于单体电池的寿命，最根本的原因就是在充电设备对蓄电池组充电式时，流过各个单体电池的电流大小相同，由于单体电池的容量存在差异，在以相同的充电电流充电时，会造成电池的放电深度不同，容量大的会浅充浅放，而容量小的总会过充过放，这就造成容量大的电池衰减缓慢，寿命延长，容量小的电池衰减加快，寿命缩短，两者之间的差异会越来越大。由于电池组中电池单体不一致，为了延长电池组寿命，除了提高蓄电池的生产技术，减小蓄电池生产时因材料、工艺等带来的差异，尽量选择性能指标接近的电池之外，必须通过辅助的电池均衡系统来改善电池组在使用过程中产生的不一致性。而均衡器是电池管理系统的核心部件，现有的均衡器主要有以下几种：

1. 能耗型与转移型。能耗型指给各单体电池提供并联电流支路，将电压过高的单体电池通过分流消耗电能达到均衡目的。与能耗不同，转移型是依据高频开关电源的原理和技术，通过电压变换器将单体之间的偏差，将能量馈送回电池组或单体。

2. 静态型与动态型。静态型均衡包括两种，一种是充电均衡，充电过程中后期，单体电压达到或超过截止电压时，减小单体电流，限制单体电压不高于充电截止电压；另一种是放电均衡，电池组输出功率时，通过补充电能限制单体电压不低于预设的放电终止电压。动态均衡不论在充电状态，还是在放电状态,都可以通过能量转换的方法实现组中单体电压的平衡。动态均衡集中了两种均衡的优点，尽管单体之间初始容量有差异，工作中却能保证相对的充放电强度和深度的一致性。

3. 单向型和双向型。根据均衡器处理能量的流向，可分为单向型和双向型均衡，双向型使用双向变换器，输入输出方向动态调整。比较而言，单向型均衡性能有限,双向型均衡性能理想,成本高,结构复杂,适合于大型动力电池和储能站电池。

4. 级联型与并行型。级联型是每两只邻近的单体实现均衡，进而达到各单体之间的均衡，问题是如果组中高压单体与低压单体之间间隔数只单体，从高压单体导出能量给低压单体，需要多只级联的变换器同时工作，到达目的单体的能量转换效率极低。并行型是从高压单体直接把能量变换到低压单体，任何一个高压单体都可以传递能量到任何一个低压单体，具有最佳的均衡效率，实现难度也较大。

这些均衡器均存在着部分电池单体多充后再被放出损耗掉或转移到欠充的部分单体中，存在二次转移时的能量损耗，同时每次充电时或充电后多充的电池单体先被充入再放出也会影响电池充电循环寿命。另外，这些均衡器都是以一个均衡范围作为单体电池电压偏高或偏低的依据，但在电池充电过程中单体电压变化范围是较大的，这种固定均衡范围作为均衡依据的方法只能在充电后期或充电完成后进行，会增加整体充电均衡的时间，或导致均衡时间较短，影响均衡效果。

发明内容

  本实用新型的目的是为克服现有均衡器存在的问题，提出一种采用动态基准的电池均压控制装置，能减小能量损耗，提高电池充电循环寿命和电压均衡效果。 

本实用新型采用的技术方案是：包括充电机以及并接充电机的串联电池组，串联电池组的每个电池单体正负极间均并联一个DC/DC模块和一个分压取样电阻，每个分压取样电阻的阻值均等于电池单体数。

分压取样电阻是用于采样串联电池组的输出总电压的电阻。

本实用新型采用取样电阻对电池组总的输出电压实时采样，获得平均单体电压作为动态的基准电压，可以在整个充电过程中精确进行均衡补充充电，均衡时间长，DC/DC模块均衡单元只要提供较小的功率就能实现电池的均压，结构简单。

附图说明

 图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

参见图1所示，本实用新型包括充电机以及并接充电机的串联电池组，BT1，BT2……，BTn是串联电池组中的电池单体，充电机并接串联电池组，对串联电池组充电。每个电池单体BT1，BT2……，BTn正负极间均并联一个DC/DC模块和分压取样电阻，与电池单体BT1，BT2……，BTn对应的分压取样电阻分别是取样电阻S1，S2……，Sn。每个分压取样电阻的阻值均等于电池单体数。分压取样电阻用于实时采样电池组的输出总电压，这个输出总电压就是平均单体电压。

DC/DC模块可以是各种正激式、反激式、BUCK-BOOST(升降压转换器)等不同拓扑形式的电源转换模块。

本实用新型工作时，在充电机对电池组进行充电的同时，各个分压取样电阻将实时采样的平均单体电压。DC/DC模块将平均单体电压作为基准电压，当电池单体电压高压平均单体电压时，对应DC/DC模块的输出电压便高于它的基准电压，DC/DC模块自动停止工作，而当电池单体电压低于平均单体电压时，DC/DC模块的输出电压就会低于它的基准电压，DC/DC模块会自动给对应电池单体充电。随着充电的进行，电池组总电压也在不停的变化，基准电压也会动态的随之变化，这样可以实时地调整DC/DC模块的输出电压，最终达到所有电池单体电压的均衡。