[发明专利]一种流水线式间歇充放电均衡系统及均衡方法

说明书

本发明提供一种流水线式间歇充放电均衡系统及均衡方法，在额定的充放电主回路电池外，设置了一节或几节均衡用的均衡电池。通过策略将主回路电池接入和脱出主回路，控制接入或脱出主回路的时间，调节每节主回路电池的充放电时间，从而达到均衡的目的。本发明提供的流水线式间歇充放电均衡系统及均衡方法在充放电均可使用；电池组端电压没有跳变，在均衡过程中没有能量的转移或转换，除了开关元件本身的功耗外，没有其他额外的能量消耗，具有很高的均衡效率；均衡系统的结构简单、成本低，均衡误差小。

技术领域

本发明涉及一种电源管理技术领域，特别是涉及一种流水线式间歇充放电均衡系统及均衡方法。

背景技术

目前，电池组的均衡电路主要有能量耗散型和能量非耗散型两种。能量耗散型电路通过电池向均衡电阻放电，将电量较多的电池的电量降下来，达到均衡的目的。能量耗散型均衡电路将能量消耗在均衡电阻上，存在能量浪费和热管理的问题。

能量非耗散型均衡电路又分为能量转移型和能量转换型两种。能量转移型电路采用电池容量补偿的方法，就是把容量高的电池取出一些电量来补偿容量低的电池。这种电路比较复杂，且体积大、成本高。另外能量的转移是通过一个储能媒介来实现的，存在一定的消耗及控制的问题。能量转换型电路是通过DCDC原理来完成能量变换。由于该电路实现时要使用同轴线圈，而线圈绕组到各单体之间的导线长度和形状不同，变压比会有差异，导致对每个单体电池均衡的不一致，引起均衡误差。另外同轴线圈本身由于电磁泄露等问题消耗了一定的能量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种流水线式间歇充放电均衡系统及均衡方法，用于解决现有技术中能量耗散型均衡电路的热管理难、能量浪费大，以及能量非耗散型均衡电路复杂、体积大、成本高，均衡不一致和均衡误差大问题。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：一种流水线式间歇充放电均衡系统，包括：充电机或负载；至少两个串联连接于所述充电机或负载两端的主回路电池单元，所述主回路电池单元包括串联的主回路电池和主回路开关，所述主回路开关用于控制所述主回路电池接入或脱出主回路；连接于各主回路电池单元两端及所述均衡控制器输出端的均衡电池单元，用于在各主回路电池电量不均衡时替换对应主回路电池串联于主回路中，以实现均衡控制；均衡控制器，所述均衡控制器连接各主回路开关及各均衡开关的控制引脚，用于根据各主回路电池单元的充放电量控制各主回路开关、各均衡开关的接通和断开。

于本发明一实施方式中，所述均衡电池单元包括多个第一均衡开关及第二均衡开关；各第一均衡开关的第一端分别连接各主回路电池单元的输入端、第二端连接均衡电池的正极，各第二均衡开关的第一端分别连接各主回路电池单元的输出端、第二端连接均衡电池的负极，其中，所述均衡电池的数量设定为N个，1≤N≤M，M为所述主回路电池的个数，M≥2，M、N均为正整数；且同一主回路电池单元两端的第一均衡开关及第二均衡开关连接同一均衡电池；各第一均衡开关和各第二均衡开关用于控制所述均衡电池接入或脱出主回路。

于本发明一实施方式中，第一级主回路电池单元中主回路开关的第一端连接充电机或负载的第一端、第二端连接本级主回路电池单元中主回路电池的正极，本级主回路电池单元中主回路电池的负极连接第二级主回路电池单元中主回路开关的第一端；后面各级主回路电池单元中主回路开关的第一端连接上一级主回路电池单元中主回路电池的负极、第二端连接本级主回路电池单元中主回路电池的正极，后面各级主回路电池单元中主回路电池的负极连接下一级主回路电池单元中主回路开关的第一端；最后一级主回路电池单元中主回路电池的负极连接充电机或负载的第二端并接地。