[发明专利]一种采用旋转电刷结构的动力锂电池组均衡系统

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池管理技术领域，尤其涉及一种采用旋转电刷结构的动力锂电池组均衡系统。

背景技术

由于电池制作工艺和单体电池工作环境差异等因素的影响，锂电池组中单体电池存在不一致性问题。单体电池间的不一致性会直接影响电池组的使用效率，同时会减少电池组的使用寿命。因此，需要设计专门的均衡电路，对电池组进行均衡。

目前，均衡电路多以电子开关元件的形式进行电路切换，完成被动或主动的均衡过程；其中所使用的电路元件众多，结构复杂，所采用的控制算法也比较庞杂，均衡电流则受电子元件的制约往往会比较小，从而直接影响均衡的快速性。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用旋转电刷结构的动力锂电池组均衡系统，实现了动力锂电池组的均衡，具有低控制难度、低电路复杂度及快速等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种采用旋转电刷结构的动力锂电池组均衡系统，该系统包括：旋转电刷结构、均衡控制模块与均衡执行电路；其中：

所述旋转电刷结构，由一对可由电机带动旋转的电刷及固定于该电刷周边呈圆周分布的若干接触片组成，用于切换所述均衡执行电路使其连接到不同的单体电池上；

所述均衡控制模块，用于检测当前单体电池的状态，并根据当前单体电池的状态与整组电池状态的比较结果输出控制逻辑；

所述均衡执行电路，用于根据所述控制逻辑对当前所连接的单体电池进行充电或放电，实现电池组的均衡。

所述旋转电刷结构中的若干接触片的位置固定且分别单独与串联电池组的每一单体电池的一端相连，所述旋转电刷结构中的一对电刷通过与相邻的两个接触片相接触来与某一单体电池的正负两极相连，且当所述旋转电刷结构通过一个直流电机带动电刷旋转时，每当电刷与相邻的两个接触片相接触，均可使一对电刷分别与某一单体电池的正负两极相连，并保持极性不变。

所述均衡控制模块与所述旋转电刷结构中的一对电刷相连，通过带动电刷旋转使得所述均衡控制模块可以单独与每一单体电池的正负两极相连；

所述均衡控制模块为外接电池管理系统，或者自身嵌入式控制单元及电压采集单元，或者自搭建滤波比较电路；用于检测当前单体电池的电压值和整组电池的平均电压值，并比较二者的大小关系；若当前单体电池的电压值高于整组电池的电压平均值则输出高电平，若当前单体电池的电压值低于整组电池的电压平均值则输出低电平，其输出的高电平与低电平作为对均衡执行电路的控制逻辑。

所述均衡执行电路与所述旋转电刷结构中的一对电刷相连，通过带动电刷旋转使得所述均衡执行电路可以单独与每一单体电池的正负两极相连；

所述均衡执行电路包括：储能元件以及连接电刷与储能元件的充电和放电两条回路：其中：

充电回路中含有稳压模块，该稳压模块受控制逻辑控制，当控制逻辑为高电平时执行稳压充电操作，由当前所连接的单体电池向储能元件充电；

放电回路含有一个受控开关，受到控制逻辑的控制，当控制逻辑为低电平时闭合放电回路，使储能元件向当前所连接的单体电池进行放电。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，采用旋转电刷结构代替电子开关来实现电路切换，结构简单，操作方便，可以解决现有均衡电路方案中由于大量采用电子开关而造成的元件数量多，电路复杂度高，控制难度高等问题；同时，可以解除电子开关对均衡电流的限制，在电刷结构容许的条件下增大均衡电流，提高均衡的速度；采用超级电容等储能元件和稳压充电模块，提高能量转移的效率，获取稳定的均衡效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种采用旋转电刷结构的动力锂电池组均衡系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种采用旋转电刷结构的动力锂电池组均衡系统中均衡控制模块及均衡执行电路部分的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例