[实用新型]一种基于级联式结构的电池组主动均衡装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电池组主动均衡装置，尤其涉及一种基于级联式结构的电池组主动均衡装置。

背景技术

在串联电池组中，虽然通过单体电池的电流相同，单数由于其容量不同，电池的放电深度也会不同，容量大的总会浅充浅放，而容量小的总会过充过放，这就造成容量大的衰减缓慢、寿命延长；容量小的衰减加快。寿命缩短，两者之间的差异会越来越大。而电池组的使用寿命和整组容量取决于最小的那节单体电池。

目前单体电池之间均衡技术多采用被动式装置，主要通过能量消耗，限制电压最高的电池单元的充电电流，来实现和电压较低的电池单元的充电平衡。这种装置存在以下缺点：

1.假负载体积较大导致电池箱尺寸较大，比较笨重；

2.功率白白消耗在假负载上，造成了能量的浪费，均衡效率很低，且发热严重；

3.需要额外增加单节电池电压和温度采集电路，增加了电池巡检的复杂度。

另外，采用主动均衡方式的装置，多采用开关切换式，通过切换，将容量高的电池电量通过DC-DC变换到容量低的电池，这种装置存在以下缺点；

1.每节电池都需要对应一个切换开关，控制复杂；

2.系统接线复杂，系统稳定性差；

3.外部元件多，不利于产品小型化，电池箱内部安装；

4.DC-DC模块或控制模块故障，整个均衡系统即瘫痪，系统可靠性差。

申请号为200520140583.4，专利名称为均衡电池组，虽然也公开了一种利用均衡电路自动均衡个电池的容量，但是各均衡模块之间并不进行通信，容易造成其中一些均衡模块的误动作，所有的均衡模块动作不一致，对电池组的均衡效果不好。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于级联式结构的电池组主动均衡装置，它具有系统功率损耗小、效率高，采用单数据线的通信方式节省隔离芯片、简化结构、降低成本的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于级联式结构的电池组主动均衡装置，它包括至少两个相级联的电池，所述每两个电池的两端分别并接有当电池电压超出最大设定值、低于最小设定值或电池温度超出温度设定值时不导通、当电池电压在最大设定值和最小设定值之间或温度低于温度设定值时导通的均衡模块，各均衡模块串联且相互通信。

所述均衡模块包括单片机，单片机分别与温度采集模块、DC/DC模块、有保护和监视作用的监控电路和差分运放电压采样电路连接，单片机与差分运放电压采用样电路均与低压降稳压源连接，单片机上还设有通信输入端口和通信输出端口，差分运放电压采样电路设有三个采样输入端，其中一个采用输入端与电池的正极连接，其余两个分别与所述相邻电池的节点连接和电池的负极连接。

所述低压降稳压源直接从所述电池组取电。

所述DC/DC模块采用双向buck-boost变换器。

所述均衡模块的通信输入口与相邻均衡模块的通信输出口利用单根数据线通信，第一块均衡模块的输出端悬空，底端均衡模块的输入端与监控装置连接。

本实用新型的工作原理：单片机根据采样到的电池电压，对电池电压进行过压和欠压比较，在任何一节电池电压超出正常范围时，都屏蔽双向DC/DC模块驱动，禁止进行能量传递，直到电池电压回到正常范围内。单片机同时对电池温度进行采样，一旦温度超过85℃，同样的关闭双向DC/DC模块驱动，直到温度恢复到70℃以下，才重新启动。

本实用新型的有益效果：本实用新型在相邻均衡模块之间引入了通信，这样可以使整个电池串中，所有均衡模块的动作协调一致。通信方式采用单根数据线，相邻模块之间级联的方式实现，这样可以节省隔离芯片，一定程度上降低了成本，系统接线少，外部元件数量少，便于电池箱内部安装；整个系统接线简单，故障点少，运行稳定性更高；均衡模块功率损耗小，效率高，设计简单，易于实现，均衡性能好，集成单节电池电压、单节电池温度采集功能，简化电池巡检系统设计，使用非隔离的双向buck-boost变换器结构，使得均衡模块体积可做到很小，可集成到电池箱中，甚至可集成到电池PACK中，每个均衡模块只负责一部分均衡操作，一个均衡模块故障，其他均衡模块仍然可以正常工作，系统更健壮。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型中均衡模块的框图；

图3为双向buck-boost变换器电路图。

其中，1.均衡模块，2.监控装置，3.单片机，4.差分运放电压采样电路，5.低压降稳压源，6.监控电路，7.DC/DC模块，8.温度采集模块。

具体实施方式