[实用新型]锂离子电池能量均衡系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池能量均衡系统，特别是一种电动汽车用动力锂离子电池组的能量均衡系统。

背景技术

电动汽车引领着汽车技术的发展方向，从20世纪末发展起来的现代电动汽车具有低排放甚至零排放、热辐射低、噪音低且环境友好等特点，是节能、环保和可持续发展的新型交通工具，具有广阔的发展前景。在产业过程中，电动汽车的电池及其管理系统作为主要的动力源部件是其中最为重要的环节之一。

为电动汽车提供动力能源的大容量蓄电池常称作动力电池。由于单体电池制造过程中性能的分散性和使用过程中电池组内部环境的非均匀性等原因，随着使用时间的增加，单体电池之间的性能差异将逐渐扩大，若不采取措施将造成某些单体电池过充电，某些单体电池过放电，过充和过放不仅影响电池寿命，损坏电池，而且还可能产生大量的热量引起电池燃烧或爆炸，因此采取电池能量均衡技术来补偿电池性能的差异是非常必要的。

现有的锂离子电池均衡是通过有源电荷开关或者电压或电流转换器把能量从一个单元传递到另一个单元，该方法既可以模糊控制也可以数字控制。由于要花费大量的时间用于将电荷从高电压的单元传递到低电压的单元，如果这两个单元在电池组的两端的话，因为电荷将不得不经过每一个单元，从而时间和效率都会降低；也有在单体电池上附加一个均衡电路，该电路起到分流作用，在这种模式下，当某个电池首先满充时，其均衡装置能阻止其过充并将多余的能量转化热能，同时又能对未完成充电的电池继续充电，由于需要大功率损耗电阻，高频电流开关，热量管理设备，这种方法仅适用于经常小电流充电的系统，而且电能转化为热能存在大量的电量浪费。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种有利于缩短电池单体均衡时间，提高电池的使用寿命的锂离子电池能量均衡系统。

为达到上述目的，本实用新型的锂离子电池能量均衡系统，包括产生交替变换矩形脉冲信号的信号驱动单元，比较两片单体锂离子电池之间电压差的电压比较单元，将接收的矩形脉冲信号和电压差转换成单体锂离子电池能量均衡控制信号的控制单元，对单体锂离子电池进行能量均衡的均衡单元，信号驱动单元的输出端和电压比较单元的输出端均与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与均衡单元的输入端相连，均衡单元输出两片单体锂离子电池的电压接入电压比较单元。

本实用新型的锂离子电池能量均衡系统通过比较两片单体锂离子电池之间电压差值，对所比较的两片单体锂离子电池的电量进行均衡，使锂离子电池组中每片单体锂离子电池的电量达到平衡状态，避免每片单体锂离子电池出现过充电、过放电状态，可延长单体锂离子电池的使用寿命，充分发挥单体锂离子电池的性能，由此提高锂离子电池组的整体水平。

由于电压比较单元每次比较的是单体锂离子电池的电压差值的一半，所以本实用新型大大的缩短了电池单体均衡时间，提高了锂离子电池均衡效率；

本实用新型控制单元接收的是信号驱动单元和电压比较单元的信号来控制均衡单元中场效应管的通断，能够让高电压电池的能量经过电路中的过渡电容器转移到低电压电池中，从而达到电池组中每两片单体电池之间的无能耗能量转换。

本实用新型可应用于不同电池节数的电池组，电池组中有几节电池，就使用几个电压比较单元，应用范围广，扩展性能好。

附图说明

图1是锂离子电池能量均衡系统的原理框图；

图2是信号驱动单元的电路示意图；

图3是电压比较单元的电路示意图；

图4是控制单元的电路示意图；

图5是均衡单元的电路示意图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型的锂离子电池能量均衡系统包括产生交替变换矩形脉冲信号的信号驱动单元1，比较两片单体锂离子电池之间电压差的电压比较单元2，将接收的矩形脉冲信号和电压差转换成单体锂离子电池能量均衡控制信号的控制单元3，对单体锂离子电池进行能量均衡的均衡单元4，信号驱动单元1的输出端和电压比较单元2的输出端均与控制单元3的输入端相连，控制单元3的输出端与均衡单元4的输入端相连，均衡单元4输出两片单体锂离子电池的电压接入电压比较单元2。

本实用新型中的信号驱动单元为定时器A构成的自激多谐振荡器，如图2所示，定时器A可采用芯片NE555D，其1脚接地， 8脚外接电源VCC，3脚为输出端，2脚低触发端，6脚高触发端，4脚是直接清零端，5脚为控制电压端，7脚为放电端，NE555D的2脚和6脚连在一起接成施密特触发器，放电端7脚经RC积分电路接回到输入端。