[实用新型]一种串联锂电池均衡充电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电池充电装置，尤其是涉及一种串联锂电池均衡充电装置。

背景技术

由于锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、电压高等优点，因此在储能电源电性能、可靠性、安全性要求较高的场合成为首选对象而倍受关注。锂电池单体电压在3～4V左右，为满足高动力汽车的需求，动力蓄电池须将单体电池串联，但由于每个电池单体间化学状况可能不同，如电池的电压、内阻、容量、充电接收能力、循环寿命等参数存在差别，反复进行充放电循环也会使这种差异不断恶化，最终造成串联的各电池间容量和电压严重不一致，从而影响整个串联电池组的性能和容量，导致电池寿命严重减损。串联电池组单体电池间的平衡问题成为制约动力锂电池发展的关键技术。

目前，通用的均衡策略有两种：能耗式均衡和非能耗式均衡，其中非能耗式均衡又包含能量转移式和能量转换式。能耗式均衡方法控制简单，但需要大功率的电阻，大电流功率开关，能耗大，需要有辅助的热处理装置。非能耗式的均衡控制方法，不管是转移式的还是转换式的，控制开关数量多，电流和电压应力大，控制逻辑复杂。在中国发明专利申请CN1275829A中公开了一种电池均衡电路，其不需要测出每一个电池的电压，而是对两相邻串联电池构成的电池组进行均衡，在两电池间连接开关电路，在电池的公共节点和开关电路间连接一谐振电路，由开关电路交替使谐振电路与第一和第二电池并联，使得直流成分通过谐振电路作为第一和第二电池之间电荷不平衡的函数在它们之间流动，然而，其均衡是通过谐振电路实现的，因此需要设置谐振线圈及铁芯，造成均衡电路重量和体积的增大。鉴于上述原因，目前还没有理想的串联电池组均衡技术能够实际使用。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的串联锂电池组均衡方法存在的上述缺点，提供一种引入公共能量池结构，可较好地解决串联锂电池组均衡问题的串联锂电池均衡充电装置。

本实用新型设有多线圈变压器、能量转换电路、电压检测电路和控制单元；所述能量转换电路分别与多线圈变压器的线圈组和串联电池组的各单体电池两端连接，能量转换电路的控制信号输入端与控制单元的控制信号输出端连接；所述电压检测电路的检测电压输入端并接在串联电池组的单体电池两端，电压检测电路的检测电压输出端接控制单元的检测电压输入端。

所述多线圈变压器由铁芯和至少2组线圈构成，多组线圈之间通过磁铰链相互耦合，形成一个磁场公共能量池。

所述能量转换电路设有MOS开关驱动电路、整流二极管和镇流电感，所述MOS开关驱动电路与整流二极管和镇流电感连接；所述MOS开关驱动电路的输入端与控制单元的控制信号输出端连接。

所述能量转换电路与多线圈变压器配合，将能量高的单体电池中的能量转换成磁场能量存在公共能量池内，亦将公共能量池中的磁场能量，转换成电场能量注入能量低的单体电池中。

所述电压检测单元用于将单体电池电压检测出来，用于作为判断单体电池能量高低的依据。

所述控制单元由微处理器和逻辑电路构成，微处理器与逻辑电路连接，用于全局控制。

本实用新型基于多线圈变压器构成的磁场公共能量池，采用了将能量高的单体电池能量转换成磁场能量，存于磁场公共能量池中，同时将磁场公共能量池中的磁场能量转换成电场能量注入能量低的单体电池中。这解决了通常非能耗型均衡技术中存在的开关元件多，变压器多的问题。

本实用新型采用能量公共池式的均衡控制技术，所谓公共能量池是用多线圈组变压器构成一个存储磁场能量的公共磁场能量池。平衡充电转装置包括多线圈变压器、能量转换电路、电压检测电路及控制单元构成。能量转换电路与多线圈变压器中相应的线圈组连接后，并接于对应的单体电池两端，电压检测电路并接在单体电池两端，控制单元与电压检测电路及MOS开关驱动电路相连接。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成框图。

图2为本实用新型实施例的电路原理示意图。

图3为本实用新型实施例的均衡单元与驱动电路原理示意图。

图4为本实用新型实施例的电压检测电路原理示意图。

在图中，各标记为：1为多线圈变压器，D1、D2...Dn为整流二极管，L1、L2...Ln为镇流电感，Q1、Q2...Qn组成开关电路，B1、B2...Bn组成串联电池组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。