[发明专利]用于快速充电电池组的充放电均衡设备及相应均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气控制领域，具体涉及一种用于对电动车的电池组进行充放电均衡的设备及相应均衡方法。

背景技术

随着人们环境意识的不断提高，电动车越来越受到人们的青睐。电动车发展的主要瓶颈在于电池，而锂电池则是现阶段电动车的主要发展方向。

由于锂电池在使用过程中往往是以电池组的形式存在，不同锂电池会产生性能上的差异，进而导致性能较差的电池单体在充电时比其他电池单体更早的到达最大电压值，同时在放电时比其他电池单体更早的到达最低电压值。现有电池管理系统(BMS)多采用在充电时为过高的单体电池放电的方式来确保其他电池单体能充入更多的电荷，这种方式往往通过电池节点处的电阻或MOSFET进行放电，会影响电压数据的采集，并且在放电时无法起到作用。

图1所示为目前常用的一种方式电池组均衡方式，其通过多路采样芯片的耦合电阻，利用采集芯片内置的开关功能，在充电时对电压最高的电池单体进行放电，以达到均衡目的。

但是这种电池组均衡方式具有这样的缺点：1、功率损耗过大，发热点距离采集芯片较近，会影响电压采样；2、放电时无法起作用；3、比较耗时，在充电速度比较快时无法起到作用。

另一种实现电池均衡的方案是通过多路耦合线圈进行，通过线圈将最高电压单体的能量转移到最低电压单体。但是这种方案具有如下缺点：1、能量转移率太低；2、能量转移的速度太慢。

因此，现有的用于对电池组进行均衡的方式均存在其自身的问题，无法实现对电池组的最高效利用。

发明内容

针对上述问题，本发明希望提供一种能够在放电时使所有电池尽可能释放电量，在充电时实现电池组最佳充电状况的电池组均衡设备及相应方法。

具体而言，本发明提供了一种用于电池组的充放电均衡设备，其特征在于，所述充放电均衡管理设备包括：均衡电源模块、均衡总线、均衡电阻、继电器组、保护电路。

在一种优选实现方式中，所述电池组为串联电池组，所述串联电池组的总正、负极分别连接到所述均衡电源模块的两个输入端；

所述均衡总线包括第一均衡总线和第二均衡总线；

所述继电器组包括节点继电器和奇偶继电器，所述电池组中每节电池的两端各连接一个节点继电器，任意相邻的两节电池之间共用一个节点继电器，奇数的节点继电器连接至第一均衡总线，偶数的节点继电器连接至第二均衡总线；

所述均衡电源模块的正、负输出端分别连接所述奇偶继电器的两个固定端，所述奇偶继电器的两个活动端可以顺序与所述第一均衡总线、所述第二均衡总线相连，或者顺序与所述第二均衡总线、第一均衡总线相连；

所述第一均衡总线和所述第二均衡总线之间还连接有所述均衡电阻，所述均衡电阻与所述第一或第二均衡总线之间设置有放电均衡开关；

所述均衡电源与所述电池组的总正负极之间设置有充电均衡开关；

所述保护电路分别连接所述奇偶继电器的两个固定端，并且基于所述奇偶继电器的两个固定端的电压控制所述充电均衡开关的开闭。

在另一种优选实现方式中，所述保护电路用于为所述均衡总线提供反馈，以判定被均衡电池是否正确接入均衡总线。

在另一种优选实现方式中，所述保护电路包括：第一运算放大器和第二运算放大器。

在另一种优选实现方式中，所述充放电均衡设备将所述保护电路的输出与预定阈值进行比较，以判断所述被均衡电池是否正确接入均衡总线。

在另一种优选实现方式中，所述充放电均衡设备包括最差电池识别模块，所述最差电池识别模块基于每节电池上的电压或变压变化判断所述电池组中的最差电池。

另一方面，本发明提供一种利用所述的充放电均衡设备进行电池组充放电均衡的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)识别所述电池组中的最差电池单体或接收最差电池单体的信息；

(2)将所述最差电池单体接入均衡总线；

(3)利用所述保护电路判断所述最差电池单体是否正确接入均衡总线；

(4)如果所述最差电池单体没有正确接入均衡总线，则停止对所述电池组进行均衡控制并发出报警；

(5)如果所述最差电池单体正确接入均衡总线，则判断当前所述电池组是在进行充电操作还是进行放电操作；

(6)如果所述电池组进行充电操作，则将所述最差电池单体经所述均衡总线连接至所述放电电阻；

(7)如果所述电池组进行放点操作，则将所述最差电池单体经所述均衡总线连接至所述均衡电源。

有益效果