[发明专利]电池组电压均衡控制电路及电池管理设备

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，更具体地说，涉及一种电池组电压均衡控制电路及电池管理设备。

背景技术

由于单节电池的电压受电极材料的限制，充放电过程中，电池电压只会在一定范围内变动，所以在使用电池时，通常将多节电池进行串联使用，如此可以提高供电电压；但由于蓄电池在制造过程中，不可能保持完全相同，会因为工艺、材质等因素的差异，造成电池在电压、内阻、电荷量等参数上存在一定的差别，这些差别即电池组件的不一致性，在不进行管理的情况下，在循环使用过程中，又会由于电池电解液、自放电等因素不同，电池的不一致性会随着电池的循环使用而增大。

电池组的不一致性主要表现在各单节电池之间的容量不同，当电池之间容量差异超过一定范围，即需要对电池组进行均衡；电池组的不一致性主要表现如以下三种情况：(1)一组电池中，其中一节电池容量，即电池电压较低，其它电池容量之间相差较小，如图1(a)所示；(2)一组电池中，其中一节电池容量较高，其它电池容量之间相差较小，如图1(b)所示；(3)各节电池容量之间有差异，容量最高的电池与容量最低的电池之间差异较大，如图1(c)所示。

由于电池组的不一致性，因此当电池组进行充电时，其中一节电池达到最高电压时停止充电，其它电池未充满；当电池组进行放电时，其中一节电池达到最低电压时停止放电，其它电池中还有很多电量。从而由于电池组的不一致性，导致电池组不能满充满放，没有充分利用电池组。目前常用的均衡策略有能耗型均衡策略和能量转移型均衡策略。

能耗型均衡策略的原理是将电池与电阻串联，将容量高的电池进行放电，将高出的能量以热能形式释放，以减小电池组的不一致性。该均衡策略简单、可靠，但只能对容量高的电池进行放电均衡，容量低的电池无法进行充电均衡。

能量转移均衡策略的原理是通过电感、电容等储能元器件，将容量高的电池的多余容量转移到容量低的电池。该均衡策略能够实现对容量高和容量低的电池同时进行均衡，但该方案控制复杂，并在能量转移过程中，损耗也比较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述能耗型均衡策略只能对容量高的电池进行均衡，不能充分利用电池组，能量转移均衡策略控制复杂，能量损耗大的缺陷，提供一种电池组电压均衡控制电路及电池管理设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池组电压均衡控制电路，该电池组电压均衡控制电路包括蓄电池组、主控制器、电池电压检测电路和电池组电压均衡电路；

所述电池电压检测电路分别与每节蓄电池的正负极和所述主控制器连接，检测每节蓄电池的电压并将检测到的电压信号输出至所述主控制器；

所述主控制器比较各所述电压信号，且当有两个电压信号值之间的差值大于预设参考值时，向所述电池组电压均衡电路输出均衡控制信号；

所述电池组电压均衡电路分别与所述蓄电池组和所述主控制器连接，根据所述均衡控制信号对蓄电池组中需要充电均衡或放电均衡的蓄电池进行充电均衡或放电均衡。

在一些实施例中，所述电池组电压均衡电路包括充电均衡模块、放电均衡模块和继电器开关组；

所述蓄电池组包括n节蓄电池，所述继电器开关组包括n+1个单刀单掷继电器开关，其中，n≥2；

第n-1节蓄电池的正极通过第n-1个单刀单掷继电器开关与所述充电均衡模块和所述放电均衡模块连接；第n节蓄电池的正极和第n-1节蓄电池的负极均通过第n个单刀单掷继电器开关与所述充电均衡模块和所述放电均衡模块连接；第n节蓄电池的负极通过第n+1个单刀单掷继电器开关与所述充电均衡模块和所述放电均衡模块连接；

所述充电均衡模块、放电均衡模块和各单刀单掷继电器开关根据所述均衡控制信号选择接通或断开，所述充电均衡模块通过单刀单掷继电器开关与需要充电均衡的蓄电池形成闭合回路，对该需要充电均衡的蓄电池进行充电均衡，或者所述放电均衡模块通过单刀单掷继电器开关与需要放电均衡的蓄电池形成闭合回路，对该需要放电均衡的蓄电池进行放电均衡。

在一些实施例中，所述充电均衡模块包括供电单元、第一双刀单掷继电器开关和双刀双掷继电器开关；

所述双刀双掷继电器开关包括第一刀触点、第二刀触点、第一静触点、第二静触点、第三静触点和第四静触点；其中，所述第一刀触点和第二刀触点同步转换至所述第一刀触点和第三静触点，或者同步转换至所述第二刀触点和第四静触点；