[发明专利]一种电池均衡电路、系统和方法

说明书

本发明公开了一种电池均衡电路、系统和方法。该电池均衡电路包括多个电池单体、多个第一开关、多个第二开关、第一控制元件、第二控制元件和变压器，通过控制第一开关和第二开关闭合以及第一控制元件和第二控制元件的选择性导通，本发明能够在电池组中电池单体存在多余能量时，将电池单体中多余的能量传递至缓冲电池组以及在电池组中电池单体存在能量不足时，从缓冲电池组吸收能量，从而实现了电池组中各电池单体的均衡，提高电池组的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池均衡电路、系统和方法。

背景技术

目前用于储能电站、电动汽车领域的锂离子电池一般由多节较大容量的电池单体串联而成，理想情况下电池组中各电池单体的工作电压、实际容量都一致，但实际的电池组在出厂时就很难保证所有的电池单体完全一致，而且随着电池组充放电次数的增加，电池组内电池单体的不一致性将逐渐增大。电池单体的不一致性将影响电池组的充电效率和放电能力等使用性能，同时也会缩短电池组的使用寿命。

为解决上述问题，现有技术的一种做法是：采用电阻并联均衡方法来降低电池组中电池单体的不一致性。电阻并联均衡方法就是在各个电池单体上并联一个电阻均衡电路，通过电阻来消耗多余的能量。这种做法虽然电路结构简单，但是均衡电流较小、发热量大、散热成本较高，同时只能在充电末期进行均衡，可均衡电量有限。进一步，该种方法只能在单个电池管理单元(Battery Management Control Unit，BMU)管理的电池单体内进行均衡。

现有技术的另一种做法是：采用电感均衡方法来降低电池组中电池单体的不一致性。电感均衡方法就是采用电感作为储能元件，将各单体电池上的电量进行转移。这种做法也只能在单个BMU管理的相邻的电池单体之间进行均衡，且均衡时间较长。

所以，在对电池组中的电池单体进行均衡的过程中，现有技术只能在单个BMU管理的电池单体内进行均衡，无法实现对整个电池组中所有电池单体进行均衡管理。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电池均衡电路、系统和方法，能够实现对电池组中各电池单体进行均衡管理。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电池均衡电路，包括：多个电池单体，多个电池单体串联连接以形成电池组；多个第一开关和多个第二开关，第一开关和第二开关成对出现且对应于一电池单体，第一开关的第一端与电池单体的负极连接，第二开关的第一端与电池单体的正极连接；第一控制元件，第一控制元件的第一端接收微控制器发送的第一控制信号，以使第一控制元件的第二端和第三端在第一控制信号的控制下选择性导通，第一控制元件的第二端与第一开关的第二端连接；第二控制元件，第二控制元件的第一端接收微控制器发送的第二控制信号，以使第二控制元件的第二端和第三端在第二控制信号的控制下选择性导通；变压器，变压器包括原边线圈和副边线圈，原边线圈的同名端与第二开关的第二端连接，原边线圈的异名端与第一控制元件的第三端连接，副边线圈的同名端与第二控制元件的第三端连接，副边线圈的异名端和第二控制元件的第二端接收外部的用于均衡各电池单体能量的缓冲电池组的能量或者向缓冲电池组发送能量；该电路进一步包括电流采样模块，电流采样模块串联于第一控制元件的第二端和第一开关的第二端之间，用以获取电池均衡电路中的均衡电流并传递给微控制器，以使微控制器根据均衡电流调整第一控制信号和第二控制信号的占空比，以使均衡电流保持为恒定值。

其中，第一控制元件为N型MOS管，第一控制元件的第一端、第二端和第三端分别为N型MOS管的栅极、源极和漏极；第二控制元件为N型MOS管，第二控制元件的第一端、第二端和第三端分别为N型MOS管的栅极、源极和漏极。

其中，缓冲电池组的电压为12伏特直流电压。

其中，第一控制信号和第二控制信号为占空比可调的脉冲信号。