[发明专利]一种电池电量均衡装置

说明书

技术领域

本发明涉及电池电路技术领域，尤其涉及一种电池电量均衡装置。

背景技术

目前，电池电源普遍采用由N个低电压的电池单元串联组成以获得较高的电源电压和电能容量来满足不同使用场合的需要。但由于制造电池的材料特性和工艺条件限制，各电池单元之间往往存在不同程度的差异，这样在使用中经过多次充放电循环，将会出现各电池单元之间差异扩大化的现象，由于串联电池组的“短板”效应，整个串联电池组电能容量将受限于串联电池组之中那个电能容量最小的电池单元，大大影响串联电池组的使用效果和寿命。

为了解决串联电池组使用过程中出现的各电池单元之间差异而带来的问题，人们采用电子电路来均衡各电池单元的电能容量从而减小或消除串联电池组各电池单元电量的不一致。目前常见的均衡电路一般分为能耗法、能量转移法二大类，其中能耗法由于效率低能量损失大均衡能力有限等弊端一般只应用于小容量串联电池组且对均衡性能要求低的场合；而能量转移法具有效率高可实现双向均衡且均衡能力强等优点，尤其适合大容量串联电池组的均衡应用，能量转移法又可以分为电容、电感储能切换转移和DC-DC变换转移等多种，由于能量转移法电路组成复杂，控制精度要求极高等特点，其电池均衡产品具有较高性价比并且能够进入市场实用的很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决以往串联电池组应用过程中存在的电池单元差异扩大并由此带来的电池容量损失和使用寿命问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池电量均衡装置，包括：M个串联的电池单元、M+1个充放电单元、M个电子开关单元、M个自举升压驱动单元、一个采样单元和一个主控单元，M为大于等于2的正整数；

其中第N电池单元的正极经过第N+1充放电单元、第N电子开关单元和第N充放电单元与负极连接，第N电子开关单元与第N自举升压驱动单元连接，第N自举升压驱动单元与主控单元连接，第N电池单元的正极和负极分别与采样单元连接，N为大于等于1的正整数；

所述充放电单元，用于电量存储和相邻电池单元之间的能量转移；

所述电子开关单元，用于控制充放电单元的电量存储和相邻电池单元的电量向该电池单元转移时的同步整流；

所述自举升压驱动单元，用于通过自举升压来驱动电子开关单元；

所述采样单元，用于采集电池单元的电压信息并发送给主控单元；

所述主控单元，用于通过输出脉冲宽度调制信号控制相邻的电子开关单元呈互补的导通、关断状态。

主控单元输出的脉冲宽度调制信号为高电平时，电子开关单元导通，主控单元输出的脉冲宽度调制信号为低电平时，电子开关单元关断。

电子开关单元关断时，与其连接的充放电单元通过相邻的处于导通状态的电子开关单元向相邻的电池单元转移电量。

主控单元根据相邻电池单元的电压差值判断需要进行电量均衡的相邻的电池单元，向所述需要进行电量均衡的相邻的电池单元输出脉冲宽度调制信号，并根据所述电压差值调整输出脉冲宽度调制信号的频率和/或占空比控制充放电单元存储和转移电量的大小。

所述自举升压驱动单元中，电容器存储的电压为电池单元电压的两倍。

所述电池电量均衡装置还包括一个功耗控制单元，用于降低所述电池电量装置的接入对电池电量的额外消耗；所述M个串联的电池单元组成的电池组的负极与功耗控制单元连接，功耗控制单元与主控单元连接。

所述充放电单元为储能电感器，所述电子开关单元为N沟道MOS场效应管。

采用本发明的技术方案，解决了以往串联电池组应用过程中存在的电池单元差异扩大并由此带来的电池容量损失和使用寿命问题，拓展了本电量均衡装置的适用电池种类，提高了产品可靠性，并且使得本电量均衡装置的接入对电池的额外消耗减至极低，不影响电池原来的正常性能。

附图说明

图1是本发明具体实施方式1提供的电池电量均衡装置的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式1提供的电池电量均衡装置的局部电路结构图。

图3为本发明具体实施方式2提供的电池电路均衡装置的结构示意图。

图4为本发明具体实施方式2中的功耗控制单元的电路结构图。

具体实施方式

下面合附图并通过具体实施方式1来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式1提供的电池电量均衡装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括电池单元、充放电单元、电子开关单元、自举升压驱动单元、采样单元和主控单元。