[实用新型]装置内置电池组的均衡管理模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池组能量均衡管理，尤其是一种装置内置电池组的均衡管理模块。

背景技术

便携装置通常都采样内置电池组来提供能源，电池的作用不言而喻，而针对一台优秀的便携装置，较长的待机和工作时间无疑是一项重要评判指标。常用的锂电池组由多个电池芯或单体电池串联组成，一般用S代表电池组的芯数或单体电池个数，锂电池每芯3.7伏；假如是5S的锂电池组，就是由5个单体锂电池串联而成的总电压为5x3.7=18.5伏的电池组。但由于串联单体电池的不一致性严重影响了装置内置电池组的有效容量、循环寿命、安全性和经济性，使装置内置电池组难以达到这样的要求。单体电池的一致性决定了串联电池组的性能、寿命和安全性，即只要有一个单体电池的性能变差，整个串联电池组的性能都将变差。常见情况有：（1）其中有一个单体电池的容量偏低，结果是充电时这个单体电池首先达到充电上限截止电压，而放电时首先达到放电下限截止电压，那么这个单体电池的容量决定整个串联电池组的容量；（2）如果初始状态有一个单体电池的电压偏低，充电时这个单体电池达不到截止电压而不能充满，放电时这个单体电池首先到达放电截止，该单体电池没充满电又提前把电放完，串联电池组实际可用的电量由这个单体电池的容量决定；（3）如果一个单体电池的极化阻抗和内阻偏高，充电时电压上升快、放电时电压下降也快，就某一次测试的表现来看就是这个单体电池的容量不足，负载能力下降，充放电时的温度偏高。

电池制造过程中提高单体电池的一致性还有相当大的难度且需要较大投入并将大幅度提高电池的制造费用导致电池价格高而不利于相关产业的快速发展。目前电池制造商或电池组合工厂采用严格的筛选方法进行电池匹配来提高电池的一致性。但即使是严格匹配后的电池，在循环的初期或多次循环之后，就会表现出可见的差别，故采用电池匹配的有效性不尽人意；电池的工作条件和环境也会对一致性产生影响，随着电池循环次数的增加其一致性改变程度具有不可检测性。因此，单体电池的一致性又是相对的，过分强调制造过程中的一致性或使用过程中环境的一致性，只能以提高动力系统成本为代价。

如何保证装置内置电池安全、高效成组的使用成为当前亟待解决的问题。除了在电池本身的一致性方面下功夫外，电池均衡技术作为装置内置电池组应用的关键技术之一，能够有效缓解制造过程和使用过程中产生的不一致性，提高电池组的整体性能。原则上均衡技术不仅能解决电池一致性的问题，而且能够使装置内置电池组中性能最差的那个单体电池的寿命得到延长，同时电池性能的改进也将使得电池安全性得到改善，因为电池性能变差后，安全性也随之降低。

用于装置内置电池组的均衡电路主要有两类：一是能量消耗型，指利用并联电阻等方式将电池组中电量较多的电池的能量进行耗散，直到其荷电状态到达平均值的均衡电路；二是非能量消耗型，即利用电容、电感等储能元件在单体电池或电池组之间进行能量转移，使电池组电压保持一致的均衡电路。但是这些均衡技术大多应用在电池组的充电方面，在电池组放电过程中的应用目前未见报道。因此，开发一种适用于装置内置电池组均衡充电与放电的高效、安全、智能的均衡管理模块是十分必要的。

发明内容

为了克服目前装置内置电池组在充电与放电过程中存在的不足，本实用新型公布了一种装置内置电池组的均衡管理模块。