[发明专利]基于可调整电池组串联结构的输出电压可调的放电控制电路及其控制方法

说明书

本发明揭示了一种基于可调整电池组串联结构的输出电压可调的放电控制电路，是一种具备电池保护和主动均衡功能的输出电压可调的放电控制电路。该电路设计可通过控制电流的导通路径对每个单体电池(或单体电池组)进行放电控制，可实现与放电电流大小相同的主动均衡能力。通过动态控制，电池组中的每个单体电池(或单体电池组)都能够达到充分放电。

技术领域

本发明涉及电池领域。

背景技术

新能源技术快速发展，特别是锂电池在后备储能和电动汽车等领域的广泛应用，对关键的电池储能和电池管理技术提出更高要求，需要提升对电池组放电的有效性和均衡能力，使电池组的储能特性发挥到最佳。

电池组包技术对单体电池的一致性具有较高要求，否则因电池一致性问题严重影响电池组整体性能的发挥。但受电池技术限制，需要通过更好的电池管理技术解决电池一致性问题，降低电池组包对单体电池的一致性要求。

目前的被动均衡和主动均衡技术均存在效率低，实际应用效果不理想等问题。特别是主动均衡技术，包括电容飞度法、电压转换法，电路极为复杂、硬件体积大、应用成本高等缺陷。需要有更好的电池管理技术提升应用水平。

整个电池组的性能受制于单体电池失效或质量问题的影响。需要有更好的电池管理技术提高电池应用的可靠性和安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种可调整电池组串联结构，具备电池保护和主动均衡功能的输出电压可调的放电控制电路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：基于可调整电池组串联结构的输出电压可调的放电控制电路，电池组包括电池单元和电池管理单元，每个所述电池单元的正极连接正极输出端，负极连接负极输出端，相邻电池单元的正极输出端连接相邻电池单元的负极输出端构成串联的电池组，每个所述电池单元的正极输出端和负极输出端之间通过第二开关元件连接，所述正极输出端与电池单元正极或者负极输出端与电池单元负极之间设有第一开关元件，位于所述电池组首尾位置的电池单元的正极输出端和负极输出端作为电池组的供电接口，所述供电接口设有与负载通信的通信接口，每个所述电池单元均连接有电压和电量采集单元，所述电压和电量采集单元输出所采集的信号至电池管理单元，所述电池管理单元输出控制信号至每个电池单元的第一开关元件和第二开关元件，所述电池管理单元通过数据线连接通信接口与负载进行通信。

所述供电接口设有供电电压采集单元，所述供电电压采集单元输出电压信号至电池管理单元。

每个所述电池单元包括电池单体和固定电池单体的壳体，所述壳体内设有接触电池单元的温度传感器，所述温度传感器输出温度信号至电池管理单元。

当电池单元的第一开关元件断开、第二开关元件闭合时，该电池单元从电池组中分离，当电池单元的第一开关元件闭合、第二开关元件断开时，该电池单元接入到电池组中。

根据所述输出电压可调的放电控制电路的控制方法：

当接收到启动负载的信号前，保持第一开关元件断路，第二开关元件通路，所有电池单元保持旁通状态；

当接收到启动负载信号和负载需求目标电压信号后，电池管理单元根据电压需求查表获得需要转入供电状态的电池单元的目标数量；

通过将所有计划转入供电状态的电池单元的第一开关元件通路，第二开关元件断路，使当前转入供电状态的电池单元达到目标数量。

当电池组供电过程中，若电池管理单元检测到某一个或多个电池单元的电压偏低或者状态异常，则将电压偏低或者状态异常的电池单元转入旁通状态，被旁通的电池单元计为故障电池单元。

电池组供电过程中，电池管理单元实时获取目标电压信号后，若目标电压信号发生变化，则根据电压需求查表获得需要转入供电状态的电池单元的目标数量，之后执行调整操作增减供电状态的电池单元的数量。