[发明专利]电池均衡装置及电池均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池均衡装置及电池均衡方法，特别涉及一种电池被动均衡的装置及方法。

背景技术

电池没有绝对的一致性，在成组后，电池之间的容量差异超出一定的阈值便会影响整个电池组的实际可用容量，所以，电池在成组以后的寿命远远低于单体电池的寿命，主要原因是电池之间的个体差异，导致充电时，容量最大的电池容易过充，放电时，容量最小的电池又容易过放，进入恶性循环，使得个别电池受损，影响整个电池组的充放电特性，电池组容量降低。为了延长电池组的使用寿命，需要对差异的电池进行均衡。

目前，有两种电池均衡方式，分别为主动均衡和被动均衡。主动均衡能量损耗小，但是电路复杂，成本较高，因此目前还是常用被动均衡。但是，被动均衡通常是以每一节电池上并联一个开关和一个功率电阻，以48V钛酸锂电池为例，由20节电芯组成，就需要有20个功率电阻，除了增加成本，还大大增加了电路板尺寸。在当今崇尚空间紧凑和结构简单的汽车时代，是不合时宜的。另外采用同时均衡的方式，会导致电路板发热甚至烧坏元器件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电池被动均衡装置浪费成本，增加电路板尺寸，且有可能导致电路板发热甚至烧坏元器件的缺陷，提供一种电池均衡装置及电池均衡方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种电池均衡装置，其特点在于，所述电池均衡装置包括控制模块、电压采集模块、功率电阻及若干个开关模块，所述控制模块与所述电压采集模块电连接，所述电压采集模块与电池组的若干节电芯电连接，每一节电芯与一个开关模块对应，且通过对应的开关模块分别与所述控制模块及所述功率电阻电连接；

所述电压采集模块用于根据第一预设频率分别采集每一节电芯的电压值，并分别发送至所述控制模块，所述控制模块用于接收到每一节电芯的电压值后，计算若干个电压值的平均电压值，并分别计算每一个电压值与所述平均电压值的差值，所述控制模块还用于检测电压值大于所述平均电压值，且对应的差值大于预设阈值的电芯，并将均衡信号发送至检测到的电芯对应的开关模块，所述对应的开关模块接收到均衡信号后闭合，使所述检测到的电芯与所述功率电阻电连接。

较佳地，当检测到多节电芯的电压值大于所述平均电压值，且对应的差值大于预设阈值时，所述控制模块将均衡信号发送至检测到的多节电芯中电压值最高的电芯对应的开关模块；

较佳地，当检测到的多节电芯中电压值最高的电芯为n节时，n大于或等于2，所述控制模块根据第二预设频率将均衡信号发送至n节电芯中任意一节不同的电芯对应的开关模块，所述第二预设频率大于或等于5ms，且小于所述第一预设频率。

在本方案中，出于给电芯均衡的时间不能太短的考虑，所述第二预设频率应当大于或等于5ms。

较佳地，所述第一预设频率为10ms；和/或，

所述控制模块为MCU(Micro Control Unit，微控制单元)；和/或，

所述电压采集模块通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线与所述控制模块电连接。

较佳地，每一个开关模块均包括双路继电器及MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体)，每一节电芯通过对应的双路继电器的双刀开关与所述功率电阻电连接，且通过对应的双路继电器的线圈及对应的MOS管与所述控制模块电连接。

在本方案中，当电芯的电压降到双路继电器的额定电压以下时，在所述控制模块还没有发出断开指令之前，双路继电器可以先断开开关，从而防止过放。

较佳地，所述电池均衡装置还包括PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻，所述PTC热敏电阻串联至所述功率电阻，每一节电芯通过对应的开关模块与所述PTC热敏电阻电连接。

在本方案中，由于只有一个功率电阻放电，为防止功率电阻过热，在功率电阻上串联一个PTC热敏电阻，随着温度升高阻值也会升高，导致均衡电流变小，在均衡开始时可以大电流均衡，提高均衡速度，在均衡后期可以小电流均衡，防止电芯的电压降到平均电压值以下。

一种电池均衡方法，其特点在于，所述电池均衡方法利用如上述的电池均衡装置来实现，所述电池均衡方法包括以下步骤：

S₁、所述电压采集模块根据第一预设频率分别采集每一节电芯的电压值，并分别发送至所述控制模块；