[发明专利]电池组的均衡电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，尤其涉及一种电池组的均衡电路及方法。

背景技术

如今，动力电池是电动汽车的核心部件，现已经形成动力锂离子电池及其专用材料的开发热潮。作为一种新型的动力技术，锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需要，单体电池性能上的参差不齐并不全是缘于电池的生产技术问题，从涂膜开始到成品要经过多道工艺工序，即使每道工艺工序都经过严格的检测程序，使得每只电池的电压、内阻、容量一致，使用一段时间以后，每只电池的电压、内阻、容量会由各种不同的因素（如电池的生产制作工艺、电池本身的材料、以及电池的使用环境等等），使之电池的电压、内阻、容量也会产生差异，使得动力电池的使用上技术问题迫在眉睫，而且必须尽快解决。动力电池组的使用寿命受多种因素影响，如果动力电池组寿命低于单体电池平均寿命的一半以下，可以推断都是由于使用技术不当造成的，首要原因当推至于过充和过放导致单体电池提前失效。电池组的单体均衡需要结合动力电池特性、电子电源、计算机控制技术研究动力电池组的使用技术，探讨动力电池组的均衡控制和管理。

于2012年9月12日在中国公开的专利102664433A中，其“基于双向DC/DC的电池均衡系统”中提出通过单片机控制双向DC/DC模块、双向极性切换开关以及双向开关阵列实现了对电池模组内各单体电池的分时充电或放电均衡。通过双向DC/DC模块来对电池模组内单体电池进行的均衡方式，其中双向DC/DC模块损耗的能量较大，故产生的热量也很大，加上电池组内电池本体的热量。故此方式来实现均衡从而导致整个均衡效率很低，双向DC/DC模块产生的热量管理较复杂、损耗大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池组的均衡电路及方法，有效控制整个电池组内单体电池的电压、容量保持一致，提高整个电池组的使用周期、使用效率及延长使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种电池组的均衡电路及方法，提高均衡效率，降低热量损耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种电池组的均衡电路，电池组由至少两个单体电池串接而成，还包括电池管理单元、可控双向开关阵列模组和能量转移模块；所述能量转移模块包括充电单元、放电单元和超级电容模块，所述充电单元与所述超级电容模块连接构成所述超级电容模块的充电回路，所述放电单元与所述超级电容模块连接构成所述超级电容模块的放电回路；

所述可控双向开关阵列模组，用于根据所述电池管理单元的均衡控制指令来导通或断开所述单体电池与所述超级电容模块之间的电连接；

所述超级电容模块，用于为满足均衡条件的单体电池充放电；

所述电池管理单元，用于实时检测所述超级电容模块的电压，通过控制所述充电回路的导通或断开以及所述放电回路的导通或断开，使得所述超级电容模块的电压等于电池组的平均电压值；还用于实时检测出满足均衡条件的单体电池，并向所述可控双向开关阵列模组发出均衡控制指令；

所述充电单元，用于在所述超级电容模块的电压低于电池组的平均电压值时，为所述超级电容模块充电；

所述放电单元，用于在所述超级电容模块的电压高于所述电池组的平均电压值时，使得所述超级电容模块通过所述放电单元进行放电。

其中，所述可控双向开关阵列模组包括至少三个由所述电池管理单元控制闭合与断开的第一开关元件；

每个所述单体电池的正极通过所述第一开关元件与所述超级电容模块的一端连接，每个所述单体电池的负极通过所述第一开关元件与所述超级电容模块的另一端连接。

其中，所述放电单元包括第二开关元件和负载电阻元件；

所述超级电容模块的一端通过所述第二开关元件与所述负载电阻元件的一端连接，所述负载电阻元件的另一端与所述超级电容模块的另一端连接；

所述电池管理单元通过控制所述第二开关元件来导通或断开所述超级电容模块的放电回路。

其中，所述充电单元包括车载电源和可控稳压模块；

所述车载电源通过所述可控稳压模块为所述超级电容模块充电，所述电池管理单元通过控制所述可控稳压模块来导通或断开所述超级电容模块的充电回路。

其中，还包括电源转换器，所述电源转换器的输入端与所述电池组连接，所述电源转换器的输出端与所述车载电源连接进而为所述车载电源供电。

其中，所述超级电容模块为一个超级电容或者由多个超级电容串联组成。

一种电池组的均衡方法，该方法包括：