[发明专利]大电池组中电压均衡的电路和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于控制多单元电池组中的电池单元的均衡的系统和方法。特别地，涉及用于监视大型多单元电池组中的每个电池单元的电压，以及在作为整体的电池组中用于均衡每个单独电池单元的电压以使它们大致相同的系统和方法。

背景技术

一些简单的电池组由具有单一电压的单个电池单元构成。例如，常见的A型单元电池由单个1.5伏的电池单元构成。然而，很多其它电池组由串联连接在一起的多个电池单元构成。例如，常见的车载电池组可以由6个串联连接的2伏电池单元构成，而混合动力汽车的电池组可能由一些串联且一些并联的大量电池单元构成。类似地，电子器件可能采用由串联连接在一起的更小的电池组构成的电池组。

在多单元电池组中，电池单元之间的微小差异（例如，由于生产公差或操作条件而导致）往往随每次充电或放电周期而放大。在这些情况下，较弱的电池单元在充电期间受到过应力，导致它们变得更弱，直到它们最终失效而导致整个电池组的过早失效。电压均衡（有时也称为电池单元平衡）是一种通过均衡电池组中的所有电池单元上的电荷来补偿这些较弱电池单元的方法，从而延长了电池组的寿命。它也可以用来防止任何单独的电池单元的过充。

即使在相对稳定的电池组中，在充电、放电速率、电池参数和电池单元老化方面的微小差异在若干充放电周期之后也可以造成个体电池单元的不同单元电压，从而由于个体电池单元的电压开始变得不同步而导致电池组上不期望有的应力。

因此，为了使大多数可再充电电池组诸如锂离子电池组获得良好的性能和使用寿命，每个电池单元需要附加电路。这些电路的复杂程度差别很大，成本也是如此。最简单且最低成本的器件通常仅提供被动均衡。在这种器件中，如果个体电池单元的电压超过预设电平，则附连到电池单元的简单放电电路被激活以使单元电压回到视为“正常电平”的电压。在这种器件中，任何“过多”电荷被浪费，通常转化为热。

因此，期望提供能够主动均衡多单元电池组中的电池单元之间的充电的系统和方法。这样的系统可以定期监视电池组或电池组部分中的每个电池单元的电压，并且均衡电池组的电压，使得它们全部都保持在相同电压，或至少接近相同电压。此外，还期望如果从过充的电池组移除电荷的话，任何电荷不被浪费，而是被移动到欠充的电池组，从而避免任何电荷浪费。

然而，也有将电池组的尺寸、成本和复杂性保持为低的竞争利益。因此，还期望任何主动电池均衡系统是简单、高效节能、小且成本低的。

发明内容

示范性实施例提供一种电池组均衡电路，包括：第一正电池组节点，配置为连接到包含在电池组电路中的第一电池单元的正端子，所述电池组电路包括与所监视的第一电池单元串联连接的多个其它电池单元；第一负电池组节点，配置为连接到所述第一电池单元的负端子；第一变压器线圈，配置为接收AC发生器的输出电压，所述第一变压器线圈具有第一上变压器节点和第一下变压器节点；第一上开关，连接在所述第一正电池组节点和所述第一上变压器节点之间；第一下开关，连接在所述第一负电池组节点和所述第一下变压器控制节点之间；以及控制电路，配置为根据在所述第一正电池组节点和所述第一负电池组节点之间测量的第一单元电压和所述电池组电路的总电池组电压来控制所述第一上开关和所述第一下开关的操作。

示范性实施例还提供一种均衡电池组的方法。

附图说明

在附图中，相似的附图标记指示相似或功能类似的元件；附图连同下面的详细描述被合并到说明书中并且形成说明书的一部分，用于进一步说明根据本发明的示例实施例以及解释各种原理和优点。

图1是根据所公开的实施例的多单元电池组和电池组均衡电路的电路图；

图2是根据所公开的实施例的源自图1的多单元电池组和电池组均衡电路的单元部件的电路图；

图3是根据所公开的实施例的图1的方波发生器输出的方波的曲线图，并且示出它如何被用于对个体电池单元进行充电和放电；

图4是根据所公开的替选实施例的多单元电池组和电池组均衡电路的电路图；

图5是根据所公开的实施例的源自图1和图4的多单元电池组和电池组均衡电路的双向开关的电路图；

图6是根据所公开的实施例的电池组均衡操作的流程图；以及

图7是根据所公开的实施例的图4的单元部件控制器的电路图。

具体实施方式