[发明专利]一种串联电池组均衡电路

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种串联电池组均衡电路。

背景技术

在电池应用系统中，为了给设备提供足够的电压，电池包通常由多个单体串联而成，但是如果电池之间的容量失配便会影响整个电池包的容量。串联而成的电池包在工作一定的时间后，由于其电芯本身的不一致、工作温度的不一致性等因素的影响，最后会表现出很大的差异，严重影响电池组的寿命和系统的使用，最终影响到了电子设备的正常使用。

对电池进行过充电以及过放电使得电池容易损坏，例如电池容量降低，寿命减少。温度过高或局部温度过高均会使电池的各项性能下降，最终导致内部短路和热失控，产生安全问题。

单体电池在长期使用中性能差异是不可避免的，这是造成电池组寿命下降的最为重要的因素之一，由于各个电池之间存在差异导致电压不一致，并引发充电、放电时存在一系列问题。充电时，会导致有些电池过充、有些电池欠充；放电时会导致有些电池过放、有些电池欠放。为了保护电池组的安全加入了过充、过放保护电路，这样就会引发另外一个问题，那就是充电时有些电池存在欠充，即没有充满；放电时有些电池存在欠放，即整个电池组的能量没有放完，这直接影响了对电池能效的利用。为此我们需要对失配的电池进行均衡。

现有技术中的一种电池均衡方法是在串联的每个电池上并联一个可控放电电阻来实现电压的均衡，如图1所示，分流是给每只电池添加一个额外的旁路补偿装置，图中的一个均衡单元201所示，通过外部电阻R1、开关S1的特性来补偿电池BT1的特性。充电时，当BT1电池的充电电压超过设定值时，开关S1处于闭合状态，通过并联在BT1的电阻R1分流该电池的一部分电流，从而达到降低该电池充电电压的目的。对于这中方案在分流时发热量大，而且仅在充电时具有实用性。

现有技术中的另一种电池均衡方法是切断法，在充电时，当某一电池的充电电压超过设定值时，通过自动控制开关切断该电池的电路，如图2所示。这种方法只能防止电池过压充电，但是没有均衡作用。其次，其所用的切断开关的负载能力，随电池容量增加而加得很大，不宜采用。这种方法需要充电器配合，要求充电器能够适应1至n个电芯充电的能力，且切换电池后要能够动态的调整充电电压，充电电流，实现恒流，恒压充电以及浮充等，对充电器的要求比较高，且要求智能化较高。

综上所述，现有技术中的电池均衡电路存在发热量大以及对充电器的要求高的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种串联电池组均衡电路，旨在解决现有技术中的电池均衡电路存在发热量大以及对充电器的要求高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种串联电池组均衡电路，包括：电压采样模块、控制器、隔离开关模块以及储能模块；

所述电压采样模块的电压采集输入端连接至所述串联电池组，所述电压采样模块的电压采集输出端连接至所述控制器的电压输入端，所述控制器的控制信号输出端连接至所述隔离开关模块的控制端，所述隔离开关模块的电压输入端连接至所述串联电池组，所述隔离开关模块的第一电压输出端和第二电压输出端分别连接在所述储能模块的两端；

其中，所述电压采样模块采集所述串联电池组中每一个单体电池的电压值；所述控制器将所述每一个单体电池的电压值进行比较，并根据比较结果控制所述隔离开关模块将具有最大电压值的单体电池接通至所述储能模块，当所述具有最大电压值的单体电池与所述储能模块中的电量达到均衡时，控制所述隔离开关模块断开所述具有最大电压值的单体电池与所述储能模块之间的连接，同时，控制所述隔离模块将具有最小电压值的单体电池接通至所述储能模块，当所述具有最小电压值的单体电池与所述储能模块中的电量达到均衡时，控制所述隔离开关模块断开所述具有最小电压值的单体电池和所述储能模块之间的连接，并再次将所述电压采样模块采集的每一个单体电池的电压值进行比较，直至所述串联电池组中所有单体电池中的电量达到均衡。

在本发明实施例所述的串联电池组均衡电路中，所述隔离开关模块包括多个隔离开关单元，所述隔离开关单元的数量与所述串联电池组中单体电池的数量相同，所述隔离开关单元的第一电压输入端和第二电压输入端分别连接至与所述隔离开关单元对应的单体电池的正极和负极，所述隔离开关单元的第一电压输出端和第二电压输出端分别连接至所述储能模块的两端，所述隔离开关单元的第一控制端和第二控制端分别连接至所述控制器中的一个电压输出端。