[实用新型]一种能量双向均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术应用领域，涉及锂离子电池组充放电的能量均衡电路，具体是一种能量双向均衡电路。

背景技术

为了使锂离子电池组在数千次的充放电过程中保持高可靠性、安全性和长寿命，必须精密地监控每节锂电池的充放电状态，因为锂离子电池的性能取决于电池温度和老化程度、电池充电和放电速率、以及充电状态。

为了尽可能地降低损耗，锂离子电池组在提供相同输出功率的前提下应采用串接的办法来实现最高电压和最低电流。数百伏的电压，需要由几十甚至几百节锂电池组成的电池组。锂离子电池组不能像单节锂电池那样充电和放电，因为每节锂电池需要的放电量或充电量是不一样，而如果每节锂电池的充电状态不是周期性均等或平衡的，那么某些电池最终将进入深度放电状态，从而导致损坏，并最终形成电池组故障。

均衡就是充电过程中使高能单体电池慢冲、低能单体电池快冲，而在放电过程中，情形正好反过来。按照均衡过程中均衡元件对能量的消耗情况分为耗散型均衡和非耗散型均衡。耗散型均衡方法虽然简单但有大量的能量转化成热能，故不适用于快充放系统中非耗散型均衡是将高能单体电池的能量转储在中间储能体上，然后再将转储的能量转储到低能单体电池上。这种方式可以最大限度地减少能量的损耗。

非耗散型均衡中的转换型均衡有如下几种类型：

一种利用电池自身的能量作为均衡输入，采用多副边逆变电路实现电池组均衡充电；或采取逆变分压动态充放电均衡控制策略，以适合于电动汽车电池的在线均衡；或设计一种非耗能双向均衡充放电系统，其均衡部分采用同轴线圈和超大电容器作能量中转装置，实现电池组与单体之间的能量相互转移。这类电路会受变压器副边参数或电感抽头参数一致性的影响。

一种集散式动力电池组动态均衡管理系统采用矩阵开关型通道选择电路和DC/DC变换模块直接实现单体能量间的转换。可同时实现放电均衡管理，但电路成本较高。

一种单体单向快速均衡电路设计，其控制电路相对简单，可实现能量从电池组的高电位单体向地电位单体的单向循环流动，无法实现双向流动。

发明内容

本实用新型为实现电池组中相邻单体间能量的双向低损耗快速传递，并且保持能量的均衡的目的，而提出的一种能量双向均衡电路。

具体技术方案如下：

一种能量双向均衡电路，包括锂离子电池组，所述锂离子电池组上连接有检测电路，检测电路上连接有控制器，控制器上分别连接有保护电路及均衡控制电路，均衡控制电路与均衡单元电路连接，保护电路及均衡单元电路分别与锂离子电池组连接。

所述控制器包括C8051F310单片机。

所述控制器上连接有充放电指示电路。

所述保护电路包括电池过充过放保护器。

所述均衡控制电路包括线性光电耦合器。

所述检测电路包括电流、电压检测器及温度传感器。

本实用新型的有益效果：用于充放电的锂离子电池组连接检测电路，实现对其单体电池电压、温度及充电电流进行检测，均衡控制电路，进行放大隔离后输入均衡单元电路，从而触发对应的开关管；利用电池温度、电流参数，通过控制电子开关SW1、SW2实现电池组过充、过放电的控制。均衡单元电路模块中，采用的是基于双总线双向DC-DC变换器的单体能量均衡母线架构，电池组中共有n个单体电池构成，相邻的单体之间有均衡电路，共有n-1个均衡电路。

能量双向均衡充放电方案采用独立均衡电路模块形式，多个均衡电路模块能同时实现能量从高能单体向相邻高电位或低电位低能单体间快速低损传递能量，能量传递是双向的，各个均衡电路模块的工作是独立的，保证均衡过程快速进行；能量均衡充放电控制电路采用线性光电耦合器直接检测单体电池的端电压，信号准确，微处理器完成数据的处理及能量管理功能，检测电路、微处理器电路、均衡模块电路均可实现模块化设计。

附图说明

图1为本实用新型的连接结构示意图；

图2为本实用新型的主电路图。

具体实施方式

下面结合图1及图2对本实用新型做进一步说明：

实施例1：一种能量双向均衡电路，包括锂离子电池组，所述锂离子电池组上连接有检测电路，检测电路上连接有控制器，控制器上分别连接有保护电路及均衡控制电路，均衡控制电路与均衡单元电路连接，保护电路及均衡单元电路分别与锂离子电池组连接。