[发明专利]一种电池组均衡及保护的装置和方法

说明书

本发明涉及一种电池组均衡及保护的装置和方法，它包含：主系统控制单元、上位机单元、可编程高压充电单元、低压恒压充电单元、下位机及电芯检测单元、硬件保护电路、电芯单元、继电器等。主系统控制单元负责接受外部操作、显示当前状态以及控制上位机单元的工作状态、接收上位机单元返回的信息，主系统控制单元根据返回信息做出相应的处置；上位机单元接受主系统控制单元的控制后，执行对其余单元的自动检测，并把检测以及处理结果上传给主系统控制单元；在上述单元的协调控制下，确保每个电芯的充放电循环次数、循环深度基本一致，以及避免电池组在充放电使用的过程中引发的安全事故，使得电池组的可靠性、循环寿命大幅度提高。

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，具体涉及一种电池组均衡及保护的装置和方法。

背景技术

目前的电池组大多以串联使用的方式最为常见，由于电芯内阻或多或少存在着差异，虽然电池组出厂前都经过严格的配对，但是电池使用一段时间后，由于各种因素将导致电池的内阻发生变化，假如不采取相应的措施，在进行串联充电时，内阻大、容量小的电芯获得的充电电压高，很容易过充，导致该电芯提前损坏；内阻小、容量大的电芯上获得的充电电压低，使得该电芯充不满电；放电时内阻大、容量小的电池提前放完电，且很容易过放而损坏电芯，最终严重影响电池组的使用效率和寿命；为此业界采用了多种均衡控制技术来减缓串联电池组内电芯的容量衰减速度，主要有以下几种方式：

1、功率耗散型的均衡方法，这种方法是在为串联电池组进行恒压恒流充电时，通过监测每个电芯上的充电电压，当充电电压达到恒压充电的设定值时，接通并联在电芯两端的电阻放电回路，通过电阻放电的方式，将多余的电能泄放掉，以维持电芯两端的电压基本不变(以完成恒压充电的过程，这个过程非常重要)，从而避免电芯过充电。放电时，由于电芯内阻的不一致导致内阻大的电芯放电时电压下降快，内阻小的电芯电压下降慢，为此有两种解决方法，其一是，当内阻大的电芯电压下降到设定的保护电压时，关闭整组电池的输出。其二是，接通并联在内阻小的电芯两端的电阻放电回路，使该电芯加快放电速度，以维持所有电芯的放电深度基本一致，直到整组电池的电压达到设定的保护电压时关闭整组电池组的输出。上述解决方案的缺陷是显而易见的。首先是造成能量的浪费，还产生大量的热量，给电池组的热管理带来巨大的负担。其次是不能解决木桶效应，也就是说，整组电池的放电是由容量最小的电芯来决定。