[发明专利]一种基于开关电容的电池组均衡控制电路及方法

说明书

本发明公开了一种基于开关电容的电池组均衡控制电路及方法，涉及电池均衡技术领域，系统包括N个单体电池串联组成的电池组B、电压采集模块、电压均衡模块和开关信号控制模块，电压均衡模块包括放电控制开关组、充电控制开关组、电容组、和储能控制开关组。方法步骤如下：1.电压采集模块每隔时间T采集所有单体电池的电压，并将采集到的所有电压数据发送至开关信号控制模块；2.开关信号控制模块找出具有最大电压的单体电池B_x，控制对应的开关K_xa、K_xd和所有的储能控制开关闭合，通过单体电池B_x释放能量给各个电容C_i，电容C_i储存电能；3.开关信号控制模块控制所有的充电控制开关闭合，通过电容C_i释放能量到单体电池B_i中，实现电池组内单体电池均衡。

技术领域

本发明涉及电池均衡技术领域，具体涉及一种基于开关电容的电池组均衡控制电路及方法。

背景技术

近年来，由于环保意识增强、自然资源逐渐枯竭和中东地区的不稳定等因素，油价持续上涨，电动汽车的研究受到了越来越多的关注。电池在大多数应用中需要比单一电化学电池更高的电压，所以使用串联的电池组来满足电动汽车中的电压要求，以达到足够的输出电压和输出功率。由于电池组中各个单体电池之间存在不一致，但电池串联形成的电池组经过连续的充放电循环后，各个单体电池的荷电状态会出现严重的不平衡，表现为单体电池之间的电压发散越来越大，这将会对电池造成永久性的损坏。

单体电池的荷电状态不平衡危害的表现可以归纳为四种：第一种是由于过电压导致电池过早退化。一旦电池具有较低的容量，当充电期间它接于越来越高的电压下时，电池容量将降低得更快，因此其容量变得更小。一旦电池容量降低，由不平衡引起的电池退化的影响会自动加速。第二种是过充电电池引起的安全隐患。电池的过度充电和过热导致活性组分与电解质的反应，并最终导致彼此反应，引发爆炸和火灾。第三种是早期充电终止导致容量降低。为保证安全，如果其中一个电池电压超过可编程电池过压阈值，则充电过程结束。第四种是提前放电终止导致电池能量利用率低。为了防止电池的过放电和造成的损坏，如果任何电池单元达到低电压阈值，则放电过程结束。

由于存在上述所提到的问题，锂基串联电池组的均衡化是必要的，以便主要保持电池的能量平衡并延长其寿命。

发明内容

本发明的目的在于：为解决电池组内单体电池之间存在不均衡性，导致电池过早退化、利用率低的问题，提供了一种基于开关电容的电池组均衡控制电路及方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于开关电容的电池组均衡控制电路，包括由N个单体电池串联组成的电池组B(B₁，B₂，...，B_n)，还包括：

电压采集模块，每隔时间T采集所有单体电池的电压，并将单次采集到的所有电压数据发送至开关信号控制模块；

开关信号控制模块，用于接收电压数据并找出具有最大电压的单体电池B_x，基于单体电池B_x控制放电控制开关组K-AD、充电控制开关组K-BC和储能控制开关组K-S的开启和关闭；