CN103178560A - 一种均衡任意节串联充电电池组中单体电池电量的电路 - Google Patents
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Abstract
一种在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路。该电路从串联充电电池组取能量，通过一个隔离型开关电源和一个开关网络对串联充电电池组中的某一节单体充电电池进行有选择的充电，从而调节各单体电池中的剩余电量。
Description
技术领域
本发明涉及一种在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路。该电路从任意节充电电池串联组成的整组电池组中取能量，通过一个隔离型开关电源和一个开关网络对任意节串联充电电池组中的某一节单体充电电池进行有选择的充电，从而调节各单体电池中的剩余电量。
背景技术
充电电池，如锂电池等，在串联成组使用时，由于受生产工艺，环境因素的影响，各单体电池的剩余电量不可能完全一致。这种不一致性会导致充电电池组在长期使用时放电时间缩短，充电时间加长，以及循环寿命降低。目前，为了克服这种不一致性，普遍采用电阻放电式的被动均衡电路。这种电路是在各单体电池上并联一个开关和电阻，在充电时通过电阻对充电电流分流的方式提高一致性。这种被动均衡电路存在能量浪费，均衡效率低、和发热量大等缺点。
发明内容
为了克服现有电池组被动均衡电路存在的能量浪费，均衡效率低、和发热量大等缺点，本发明提供一种主动均衡电路，采用隔离型开关电源和开关网络，通过能量转移的方式来均衡任意节串联充电电池组中各单体电池的剩余电量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：若串联节数为偶数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)，电池Cell(2)……Cell(2n 2)、Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n 2)、S(2n)，其中n代表任意自然数。若串联节数为奇数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)，Cell(2n+1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，电池Cell(2)……Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n)。电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。若串联节数为偶数，开关S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。若串联节数为奇数，开关S(0)、S(2)……S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。开关SE0和SO0的另一端连接隔离型开关电源PS的负极输出端OUT-，开关SO1和SE1的另一端连接开关SPS，开关SPS的另一端连接隔离型开关电源PS的正极输出端OUT+。隔离型开关电源PS的正极输入端IN+连接串联电池组的正极，负极输入端IN-连接串联电池组的负极。
本发明的有益效果是在充电和放电过程中，通过能量转移的方式对任意一节单体电池进行电量补充。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1和图2是本发明的原理图。
图1和图2中，Cell(1)、Cell(2)、Cell(3)……Cell(2n-2)、Cell(2n-1)、Cell(2n)、Cell(2n+1)是串联的单体电池，它们如图所示依次串联组成串联电池组。S(0)、S(1)、S(2)、S(3)……S(2n-2)、S(2n-1)、S(2n)、S(2n+1)、SO0、SO1、SE0、SE1、和SPS是开关。PS是隔离型开关电源，IN+是PS的正极输入端，IN-是PS的负极输入端，OUT+是PS的正极输出端，OUT是PS的负极输出端。输入端IN+和IN-与输出端OUT+和OUT-完全隔离。PS从整个电池组吸收能量，从输出端OUT+和OUT-输出均衡充电电流。图中虚线代表省略的单体电池、开关及其连接线。
具体实施方式
图1显示的是当电池组中串联偶数节单体电池时的工作方式。图1中，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)，其中n代表任意自然数。串联电池组中电池Cell(2)……Cell(2n-2)、Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n-2)、S(2n)。电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。开关S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1。开关S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。开关SE0和SO0的另一端连接隔离型开关电源PS的负极输出端OUT-，开关SO1和SE1的另一端连接开关SPS，开关SPS的另一端连接隔离型开关电源PS的正极输出端OUT+。隔离型开关电源PS的正极输入端IN+连接串联电池组的正极，负极输入端IN-连接串联电池组的负极。PS是隔离型开关电源，其输入端IN+和IN-与输出端OUT+和OUT-完全隔离。隔离型开关电源PS从整个电池组吸收能量，从输出端OUT+和OUT-输出均衡充电电流。图中虚线代表省略的单体电池、开关及其连接线。
对电池Cell(1)进行均衡充电时，接通开关S(1)、S(0)、SO1、SE0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(1)进行均衡充电。
对电池Cell(2)进行均衡充电时，接通开关S(2)、S(1)、SE1、SO0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(2)进行均衡充电。
对电池Cell(3)进行均衡充电时，接通开关S(3)、S(2)、SO1、SE0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(3)进行均衡充电。
对电池Cell(2n-1)进行均衡充电时，接通开关S(2n-1)、S(2n-2)、SO1、SE0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(2n 1)进行均衡充电。
对电池Cell(2n)进行均衡充电时，接通开关S(2n)、S(2n-1)、SE1、SO0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(2n)进行均衡充电。
对于串联在Cell(3)和Cell(2n-1)之间的电池的均衡方式，可根据对电池Cell(2n-1)和Cell(2n)进行均衡充电的方式类推。
图2显示的是当电池组中串联奇数节单体电池时的工作方式。图2中，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)、Cel(2n+1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，其中n代表任意自然数。串联电池组中电池Cell(2)……Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n)。电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。开关S(0)、S(2)……S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1。开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。开关SE0和SO0的另一端连接隔离型开关电源PS的负极输出端OUT-，开关SO1和SE1的另一端连接开关SPS，开关SPS的另一端连接隔离型开关电源PS的正极输出端OUT+。隔离型开关电源PS的正极输入端IN+连接串联电池组的正极，负极输入端IN-连接串联电池组的负极。PS是隔离型开关电源，其输入端IN+和IN-与输出端OUT+和OUT-完全隔离。隔离型开关电源PS从整个电池组吸收能量，从输出端OUT+和OUT-输出均衡充电电流。图中虚线代表省略的单体电池、开关及其连接线。
对电池Cell(1)进行均衡充电时，接通开关S(1)、S(0)、SO1、SE0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(1)进行均衡充电。
对电池Cell(2)进行均衡充电时，接通开关S(2)、S(1)、SE1、SO0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(2)进行均衡充电。
对电池Cell(3)进行均衡充电时，接通开关S(3)、S(2)、SO1、SE0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(3)进行均衡充电。
对电池Cell(2n)进行均衡充电时，接通开关S(2n)、S(2n-1)、SE1、SO0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(2n)进行均衡充电。
对电池Cell(2n+1)进行均衡充电时，接通开关S(2n+1)、S(2n)、SO1、SE0和SPS，其它开关保持断开，隔离型开关电源PS即可对电池Cell(2n+1)进行均衡充电。
对于串联在Cell(3)和Cell(2n)之间的电池的均衡方式，可根据对电池Cell(2n)和Cell(2n+1)进行均衡充电的方式类推。
Claims (7)
1.一种在任意串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路，其特征是：若串联节数为偶数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)，电池Cell(2)……Cell(2n-2)、Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n-2)、S(2n)，其中n代表任意自然数。
2.根据权利要求1所述的在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路，其特征是：若串联节数为奇数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)，Cell(2n+1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，电池Cell(2)……Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n)。
3.根据权利要求1所述的在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路，其特征是：电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。
4.根据权利要求1所述的在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路，其特征是：若串联节数为偶数，开关S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。
5.根据权利要求1所述的在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路，其特征是：若串联节数为奇数，开关S(0)、S(2)……S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。
6.根据权利要求1所述的在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路，其特征是：开关SE0和SO0的另一端连接隔离型开关电源PS的负极输出端OUT-，开关SO1和SE1的另一端连接开关SPS，开关SPS的另一端连接隔离型开关电源PS的正极输出端OUT+。
7.根据权利要求1所述的在任意节串联充电电池组中均衡各单体电池剩余电量的电路，其特征是：隔离型开关电源PS的正极输入端IN+连接串联电池组的正极，负极输入端IN-连接串联电池组的负极。
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| CN107516916A (zh) * | 2016-06-17 | 2017-12-26 | 盐城市惠众新能源科技有限公司 | 电池组或电容器组管理系统及其控制方法 |
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| JP2008186804A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | General Electric Co <Ge> | セル平衡電池パックおよび電池のセルを平衡させる方法 |
| CN201146223Y (zh) * | 2007-11-22 | 2008-11-05 | 马仁源 | 一种锂电池组内各单体电池电压的均压装置 |
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2011
- 2011-12-22 CN CN2011104335547A patent/CN103178560A/zh active Pending
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