[发明专利]一种电池电压均衡设备

说明书

一种电池电压均衡设备，用于对一电池组中的电池进行电压均衡，每一电池的充电截止电压U相等，其包括：N+1个开关、一隔离双向DCDC变换器和一电池管理系统，隔离双向DCDC变换器具有一储能单元，隔离双向DCDC变换器的输入/输出电压分别为N×U以及U，电池管理系统实时监测每一电池的电压，当监测到存在电压不均衡的电池时，进一步判断是否每一电池的电压均高于“U‑0.03V”，如果是，电池管理系统则停止工作，如果不是，则计算每一个电压不均衡的电池的电压U′与N个电池的平均电压二者之差的绝对值按照由大至小的顺序将所有存在电压不均衡的电池排入一序列S，对序列S中的待均衡电池，根据其欠压还是过压，分别通过电池管理系统向其充电或放电。

技术领域

本发明涉及电池电压均衡领域，具体而言，涉及一种电池电压均衡设备。

背景技术

目前，常用的电池电压均衡方法有以下两种：

(一)电池电阻耗能的静态均衡方法

如图1所示为一采用电池电阻耗能的静态均衡方法的电路图，该方法采用每个电池并联一个电阻和一个开关。充电时，如果BMS(Battery Management System，电池管理系统)检测到某个电池电压过高，则开启对应的开关。通过给电压高的电池放电，来给其余的电池争取充电时间，直到所有电池全部都充满。可见，该方法无法补充低压电池的消耗，只能通过给电压高的电池放电来延长充电时间，直至低压电池充到满为止。如图1所示，当检测到电池B1达到充电电压最大值时，则开启开关K1，通过电阻R1开始消耗电池B1的能量，从而为其他电池争取充电的时间。

这种方法存在以下缺点：

(1)只能进行充电矫正。由于该方法是在电池使用过程中进行矫正，不但浪费电能，还缩短了电池续航时间。所以这种方法只能在充电快结束的时候使用，此时放电对电池损害最小。

(2)矫正电流最大几百mA。由于完全是靠电阻耗能，在完成一次充电的过程中，可能90％的电池都需要放电，以等待低电压电池完成充电，因此，电池的整体放热量非常大。为了避免电池短时间内放电量过大而导致的后续问题，矫正电流通常只做到100mA。

(二)电池能量相互间转移的动态均衡方法

如图2所示为一采用电池能量相互间转移的动态均衡方法的电路图，该方法采用电感、电容、变压器做为储能元件，先通过切换将高电压电池的能量转移到储能元件中，再通过切换将储能元件的能量转换到低电压电池中。可见，该方法不补充低电池的能量消耗。图2中，先假设电池B1′的电压高，电池B2′的电压低，则先闭合开关S1、开关S2，由电池B1′给电感L1充电；然后再断开开关S1，闭合开关S5，由电感L1给电池B2′充电。经过反复的充放电，将电池B1′的能量转化到电池B2中。

这种方法存在以下缺点：

(1)开关2次对应的电感等储能元件携带电能才能转化一次，导致开关次数频繁，对开关器件要求非常高。另外，电压差没有那么大，转移的能量也并不是很多。需要很多次切换才可以将能量均衡掉，均衡效果不明显。

(2)由于加入电感、电容、变压器等储能元件，体积增大不少。

(3)器件多、更换不方便，故障点非常多。

综上可知，上述两种方法均会消耗高电压电池的能量，增加高电压电池的损耗，以及可能会导致电池充放电的消耗。

发明内容

本发明提供一种电池电压均衡设备，用以对一电池组中的电池进行电压均衡。

为达到上述目的，本发明提供了一种电池电压均衡设备，用于对一电池组中的电池进行电压均衡，该电池组包含N个串联连接的电池，每一电池的充电截止电压U相等，其包括：N+1个开关、一隔离双向DCDC变换器和一电池管理系统，其中，