CN100358212C - 电池均衡电路 - Google Patents
电池均衡电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100358212C CN100358212C CNB2005100387621A CN200510038762A CN100358212C CN 100358212 C CN100358212 C CN 100358212C CN B2005100387621 A CNB2005100387621 A CN B2005100387621A CN 200510038762 A CN200510038762 A CN 200510038762A CN 100358212 C CN100358212 C CN 100358212C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- series
- circuit
- voltage
- batteries
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
一种用于均衡串联电池组的能量的电池均衡电路,其特征在于:以偶数个串联电池为一组进行均衡,获得该偶数个串联电池的正端与负端间电压差的中间值,与该偶数个串联电池的中间端点电压进行比较,当中间值电压高于中间端点电压时,对中间端点以上的电池进行放电,当中间值电压低于中间端点电压时,对中间端点以下的电池进行放电,使得中间端点以上与中间端点以下的电池的电量均衡;将串联电池组分为多个所述偶数个串联电池组,分别进行所述均衡,使整个串联电池组达到能量均匀分布状态。本发明不需要测量电池的电压值,电路结构简单,具有极好的可扩展性,能有效提高电池的充放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种对串联的电池组或者电池组中的各节电芯进行电量均衡的方法及其电路,适合于串联使用的可充电电池使用,可使各电池的电量及电压保持均衡,以表现出较高的充放电性能。
背景技术
电池通常被串并联使用以提供较高的输出电压和较大的电能容量,满足负载驱动的需求。由于可充电电池具有较好的性价比,被广泛应用于各类电子产品,甚至电动车辆中。然而,不管是锂充电电池、铅酸充电电池,还是镍氢充电电池,由于工艺条件的限制,单体电芯之间均存在一定的差异,虽然可以通过配组的方法来部分解决问题,但经过多次充、放电循环之后,电池之间仍会产生较大的电压差,使串联电池组总的有效容量减小,影响电池组使用性能和寿命。特别是当电池被用于电动车辆时,这种影响变得尤为突出。
针对于此,人们开始研究电池均衡的方法,通过分别调整串联电池组中某一电池的电压,使得各电池电压相接近,从而可以使各电池基本同时达到较高的充电状态。目前比较常见的方法是采用单片机控制方法,即由单片机控制采样电路分别获取每节电池的电压,对其进行比较,再根据情况驱动相应电池上的放电电路,使电压较高的电池放电,从而达到各节电池之间的均衡。这种方法由于需要对各节电池电压进行精确测量,而串联电池组的总的电压较高,造成测量上的困难,再加上需要配置相应的单片机控制电路,使得整个电路实现成本较高,目前仅被使用于对电池压差要求要高的锂充电电池组中,这也是造成锂充电电池组成本较高的原因之一。
在中国发明专利申请CN1275829A中公开了一种电池均衡电路,其不需要测出每一电池的电压,而是对两相邻串联电池构成的电池组进行均衡,在两电池间连接开关电路,在电池的公共节点和开关电路间连接一谐振电路,由开关电路交替使谐振电路与第一和第二电池并联,使得直流成分通过谐振电路作为第一和第二电池之间电荷不平衡的函数在它们之间流动。这种方式不关心每节电池的实际电压,而只是通过相邻电池间的电压差来进行控制,使得相邻电池电压均衡,进而,通过设置多组均衡电路最终实现整个电池组的电压均衡,因而避免了对每节电池进行电压检测的麻烦,具有较好的可扩展性。然而,其均衡是通过谐振电路实现的,一方面,需要设置谐振线圈及铁芯,造成均衡电路重量和体积的增大,并且难以用集成电路实现,另一方面,由于引入了交流成份,不可避免地会对电池组的输出产生影响。
发明内容
本发明的第一发明目的是提供一种电池均衡的方法,不需要测量每节电池的电压,并可以采用简单的结构实现电压均衡;
本发明的第二发明目的是提供采用这种方法进行电池均衡的电路。
为达到上述第一发明目的,本发明采用的技术方案是:一种用于均衡串联电池组的能量的电池均衡方法,以偶数个串联电池为一组进行均衡,获得该偶数个串联电池的正端与负端间电压差的中间值,与该偶数个串联电池的中间端点电压进行比较,当中间值电压高于中间端点电压时,对中间端点以上的电池进行放电,当中间值电压低于中间端点电压时,对中间端点以下的电池进行放电,使得中间端点以上与中间端点以下的电池的电量均衡;将串联电池组分为多个所述偶数个串联电池组,分别进行所述均衡,使整个串联电池组达到能量均匀分布状态。
上述技术方案的构思要点是,取串联电池正、负端间电压差的中间值作为中间端点的电压理论值,从而,不需要测量每一电池的电压,直接由理论电位值与中间端点电压进行比较,驱动相应的放电回路工作,当两者电压接近时,放电电流极小,对电池的影响可忽略不计。其中,用于进行均衡的串联电池组,可以是多个串联的单体电池,通常以2个或4个为一组,也可以是串联于一节电池内的多个电芯。
进一步的技术方案,采用同一放电回路,所述中间值与中间端点的电压比较方法为,两者直接通过放电回路进行比较,当中间值电压高于中间端点电压时,中间端点以上的电池对放电回路供电以实现放电,同时,放电回路对中间端点以下的电池充电,使两者电量均衡;当中间值电压低于中间端点电压时,中间端点以下的电池对放电回路供电以实现放电,放电回路电流逆向流动。
另一种方案为,对中间值和中间端点电压进行两路比较,分别控制中间端点以上电池及中间端点以下电池的放电操作。
为达到上述第二发明目的,本发明采用的一种技术方案是:一种电池均衡电路,用于均衡偶数个串联电池构成的电池组的电量,包括分压电路和放电电路,所述分压电路设置在所述串联电池组的正端和负端之间,所述分压电路的中间值位置经电压跟随电路连接至放电回路的一端,放电回路的另一端连接至串联电池组的中间端点。
上述技术方案中,所述电压跟随电路为射极跟随器,所述放电电路由放电电阻构成。
另一种技术方案为,一种电池均衡电路,用于均衡偶数个串联电池构成的电池组的电量,包括分压电路、第一比较器、连接于电池组正端和中间端点之间的第一放电开关和第一放电电阻、第二比较器、连接于电池组中间端点与负端之间的第二放电开关和第二放电电阻;所述第一比较器的正相输入端连接分压电路中间值位置,反相输入端连接电池组中间端点,输出驱动第一放电开关;所述第二比较器的正相输入端连接电池组中间端点,反相输入端连接分压电路中间值位置,输出驱动第二放电开关。
上述技术方案中,所述第一放电开关由两级开关管构成。
当串联电池组多于2节电池时,采用的技术方案为,一种电池均衡电路,在串联电池组中每相邻两节电池间设置电池均衡电路单元,所述每一电池均衡电路单元如上述技术方案所述。
进一步的,一种电池均衡电路,用于8节以上串联电池的均衡,包括两级电池均衡电路架构而成,在每相邻两节电池间设置上述电池均衡电路单元,构成第一级电池均衡电路,在每相邻4节电池间设置上述电池均衡电路单元,构成第二级电池均衡电路,每一电池均衡电路单元分别独立工作。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.由于本发明利用分压电路获取串联电池中间端点在均衡状态下应具备的电压值,进而与实际电压进行比较,并进行均衡,从而不需要测量电池的电压值,简化了电路结构;
2.本发明对相邻电池进行均衡,各均衡电路单元可以独立运作,具有极好的可扩展性;
3.采用多层均衡电路单元构型,可以加快均衡速度,特别适用于串联电池节数较多的场合使用。
4.本发明不引入交流成分,不影响电池组工作;完全独立工作,不受电池组工作状态影响。
5.由于电路中不含大电容和电感,易于集成。
附图说明
附图1为本发明实施例一的电路连接框图;
附图2为图1中一个均衡电路单元的电路连接框图;
附图3为图2对应的电路原理示意图;
附图4为图2对应的电路连接示意图;
附图5为实施例二的电路连接框图;
附图6为图5中一个均衡电路单元的电路连接框图。
附图7为图6对应的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述,实施例中给出了具体的均衡电路示例,用以说明均衡方法的具体应用,但不限制本发明的保护范围:
实施例一:参见附图1至附图4所示,一种电池均衡电路,用于均衡8节锂充电电池构成的串联电池组的电量,其由两级电池均衡电路架构而成,在每相邻两节电池间设置一组电池均衡电路单元,构成第一级电池均衡电路;对负端4节电池、中间4节电池及正端4节电池分别设置一组电池均衡电路单元,构成第二级电池均衡电路,每一电池均衡电路单元分别独立工作。
本实施例的电池均衡电路单元包括分压电路和放电电路,所述分压电路由设置在所需均衡的2节或4节电池的正端和负端之间的分压电阻构成,所述分压电路的中间值位置经电压跟随电路连接至放电回路的一端,放电回路的另一端连接至串联电池组的中间端点;其中,电压跟随电路为由集成电路LP324构成的射极跟随器,放电电路由放电电阻构成。
参见附图3所示,这是一个均衡电路单元,用于均衡位于串联锂充电电池组负端侧的第一和第二节锂充电电池,第二节电池的正端为B2,第一节电池的负端为B-,两节电池串联连接的中间端点为B1,分压电路由电阻R225和R226构成,电压跟随电路为由运算放大器U206构成的射极跟随器,采用集成电路LP324中的一部分,其供电电源分别连接第二节电池的正端B2及第一节电池的负端B-,输出经放电电阻R206连接至中间端点B1。当第一节电池电压较低时,第二节电池通过运放的电源正端、放电电阻R206放电;当第一节电池电压较高时,通过放电电阻R206、运放的电源负端放电,实现均衡。
实施例二:参见附图5至附图7所示,一种电池均衡电路,用于均衡6节锂充电电池构成的串联电池组的电量,在每相邻两节电池间设置一组电池均衡电路单元,所述电池均衡电路单元包括分压电路、第一比较器、连接于电池组正端和中间端点之间的第一放电开关和第一放电电阻、第二比较器、连接于电池组中间端点与负端之间的第二放电开关和第二放电电阻;所述第一比较器的正相输入端连接分压电路中间值位置,反相输入端连接电池组中间端点,输出驱动第一放电开关;所述第二比较器的正相输入端连接电池组中间端点,反相输入端连接分压电路中间值位置,输出驱动第二放电开关。所述第一放电开关由两级开关管构成。
附图7给出了本实施例中一个电池均衡电路单元的连接结构,采用集成电路LM239的两个运放分别作为第一比较器和第二比较器,由精密电阻R10和R11构成的分压电路将B1和B2的电压和精确分为二分之一,然后和B1进行比较,两个比较器的输入端连接相反,从而输出结果相反。当中点电压低于B1时,表明第二节电池的电压低于第一节,此时,第二比较器输出高阻态,第一比较器输出低电平,开关管Q12截止,Q13截止,由于电阻R12和R13的分压关系,开关管Q11导通,使第二放电电阻R19并在第一节电池的两端,对第一节电池放电,起到均衡作用;当中点电压高于B1时,表明第二节电池的电压高于第一节电池电压,此时第二比较器输出低电平,第一比较器输出高阻态,开关管Q11截止,由于电阻R14和R15的分压关系,开关管Q12导通,从而使开关管Q13因为R16和R17的分压而导通,把第一放电电阻R18并在第二节电池的两端,对第二节电池放电,起到均衡作用。
Claims (3)
1.一种电池均衡电路,用于均衡偶数个串联电池构成的电池组的电量,其特征在于:包括分压电路、第一比较器、连接于电池组正端和中间端点之间的第一放电开关和第一放电电阻、第二比较器、连接于电池组中间端点与负端之间的第二放电开关和第二放电电阻;所述第一比较器的正相输入端连接分压电路中间值位置,反相输入端连接电池组中间端点,输出驱动第一放电开关;所述第二比较器的正相输入端连接电池组中间端点,反相输入端连接分压电路中间值位置,输出驱动第二放电开关。
2.根据权利要求1所述的电池均衡电路,其特征在于:所述第一放电开关由两级开关管构成。
3.一种电池均衡电路,用于8节以上串联电池的均衡,其特征在于:包括两级电池均衡电路架构而成,在每相邻两节电池间设置如权利要求1或权利要求2所述的电池均衡电路单元,构成第一级电池均衡电路,在每相邻4节电池间设置如权利要求1或权利要求2所述的电池均衡电路单元,构成第二级电池均衡电路,每一电池均衡电路单元分别独立工作。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100387621A CN100358212C (zh) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | 电池均衡电路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100387621A CN100358212C (zh) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | 电池均衡电路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1667909A CN1667909A (zh) | 2005-09-14 |
CN100358212C true CN100358212C (zh) | 2007-12-26 |
Family
ID=35038849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005100387621A Expired - Fee Related CN100358212C (zh) | 2005-04-05 | 2005-04-05 | 电池均衡电路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100358212C (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104617612A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-13 | 杭州协能科技有限公司 | 一种主动均衡的通用控制电路 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201066706Y (zh) * | 2007-05-27 | 2008-05-28 | 台州正方位电子有限公司 | 一种能量平衡铅酸蓄电池 |
US8493028B2 (en) * | 2009-04-03 | 2013-07-23 | Marvell World Trade Ltd. | Power management circuit for rechargeable battery stack |
CN101859917A (zh) * | 2010-06-11 | 2010-10-13 | 上海瑞华(集团)有限公司 | 一种双向有源自适应自动电池平衡系统 |
TWI403073B (zh) * | 2010-09-02 | 2013-07-21 | Nat Univ Chung Hsing | 串並聯電池之平衡電量之方法 |
CN102570531B (zh) * | 2010-12-31 | 2014-10-01 | 中国移动通信集团甘肃有限公司 | 多级充电均衡控制装置及方法 |
JP2012191679A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Dendo Sharyo Gijutsu Kaihatsu Kk | バランス補正装置および蓄電システム |
CN102510114B (zh) * | 2011-11-13 | 2014-04-23 | 东华大学 | 四端式电容节点电压均衡模块 |
JP5864320B2 (ja) * | 2012-03-19 | 2016-02-17 | Evtd株式会社 | バランス補正装置および蓄電システム |
JP6030898B2 (ja) * | 2012-09-18 | 2016-11-24 | 東芝シュネデール・インバータ株式会社 | 電圧バランス回路 |
CN103887834B (zh) * | 2012-12-20 | 2016-08-10 | 中国移动通信集团甘肃有限公司 | 一种蓄电池组柔性均衡充放电管理整流模块、装置及系统 |
CN103269104B (zh) * | 2013-05-30 | 2015-03-04 | 国家电网公司 | 蓄电池均压仪 |
DE102016207555A1 (de) * | 2016-05-02 | 2017-11-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Akkumulatoranordnung mit einer verbesserten Symmetrierung |
KR20180044484A (ko) * | 2016-10-21 | 2018-05-03 | 주식회사 엘지화학 | 충전전압 공급장치 및 공급방법 |
KR20180044483A (ko) * | 2016-10-21 | 2018-05-03 | 주식회사 엘지화학 | 셀 밸런싱 시스템 및 제어방법 |
CN106451660B (zh) * | 2016-11-15 | 2019-09-24 | 武汉华中数控股份有限公司 | 一种均压电路 |
CN107276168A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-10-20 | 东莞中汽宏远汽车有限公司 | 用于电池组的主动均衡方法和计算机可读介质 |
CN107276167A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-10-20 | 东莞中汽宏远汽车有限公司 | 用于利用多层均衡电路对电池组进行主动均衡的方法 |
CN107195994A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-22 | 东莞中汽宏远汽车有限公司 | 用于电池组的主动均衡装置 |
CN107195993A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-22 | 东莞中汽宏远汽车有限公司 | 用于电池组的主动均衡装置 |
CN109904885A (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 神讯电脑(昆山)有限公司 | 电池组压差自动平衡装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2267572Y (zh) * | 1996-01-29 | 1997-11-12 | 黄立军 | 移动电话机的自动均衡充电器 |
CN1176195A (zh) * | 1996-09-10 | 1998-03-18 | 本田技研工业株式会社 | 蓄电池电压控制装置 |
US5773159A (en) * | 1995-07-18 | 1998-06-30 | Beard; Paul | Multicell configuration for lithium cells or the like |
CN1275829A (zh) * | 1999-05-27 | 2000-12-06 | 洛克希德马丁公司 | 自动电池均衡电路 |
CN2814766Y (zh) * | 2005-04-05 | 2006-09-06 | 苏州星恒电源有限公司 | 电池均衡电路 |
-
2005
- 2005-04-05 CN CNB2005100387621A patent/CN100358212C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5773159A (en) * | 1995-07-18 | 1998-06-30 | Beard; Paul | Multicell configuration for lithium cells or the like |
CN2267572Y (zh) * | 1996-01-29 | 1997-11-12 | 黄立军 | 移动电话机的自动均衡充电器 |
CN1176195A (zh) * | 1996-09-10 | 1998-03-18 | 本田技研工业株式会社 | 蓄电池电压控制装置 |
CN1275829A (zh) * | 1999-05-27 | 2000-12-06 | 洛克希德马丁公司 | 自动电池均衡电路 |
CN2814766Y (zh) * | 2005-04-05 | 2006-09-06 | 苏州星恒电源有限公司 | 电池均衡电路 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104617612A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-13 | 杭州协能科技有限公司 | 一种主动均衡的通用控制电路 |
CN104617612B (zh) * | 2015-01-07 | 2017-01-04 | 杭州协能科技股份有限公司 | 一种主动均衡的通用控制电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1667909A (zh) | 2005-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100358212C (zh) | 电池均衡电路 | |
CN114709896B (zh) | 一种基于重构的电池充放电系统及充放电控制方法 | |
CN110048487A (zh) | 一种电池充放电的控制方法及其系统 | |
CN203747439U (zh) | 一种能缩短充电时间的可充电电池组结构 | |
CN102882242B (zh) | 蓄电池组充电及放电平衡的电路 | |
CN102170029A (zh) | 能量转移型的动力电池组快速均衡系统及控制方法 | |
CN102647007A (zh) | 电池组的均衡管理系统 | |
CN102222957A (zh) | 电池电量自动均衡电路及其实现方法 | |
CN101764421A (zh) | 一种用于电动汽车电池组的均衡设备 | |
CN102163854A (zh) | 一种多单体串联动力锂电池组充放电均衡电路 | |
CN112865232B (zh) | 主动式电池组均衡电路及控制方法 | |
CN103368268A (zh) | 串联储能元件组的电压主动均衡系统及方法 | |
CN110323803B (zh) | 一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器 | |
CN202014116U (zh) | 电池组自动均衡电路 | |
CN101188364A (zh) | 一种串联超级电容器组用电压均衡电路 | |
CN107134599B (zh) | 一种串联电池组的电压均衡电路及其工作方法 | |
CN106849266A (zh) | 一种用于锂电池充放电能源管理的均衡电路 | |
CN108847696A (zh) | 一种电池充电均衡装置及均衡方法 | |
CN107658936A (zh) | 一种电池监测及均衡系统及其控制方法 | |
CN103904741B (zh) | 一种储能设备电压平衡的方法及其系统 | |
CN211296261U (zh) | 用于锂电池串联电芯的主动式电压均衡电路 | |
CN103904740A (zh) | 一种储能设备电压平衡的方法及系统 | |
CN111641237A (zh) | 电池组自主均衡电路 | |
CN201113508Y (zh) | 电池组均衡装置 | |
CN106329640A (zh) | 一种电池充电均衡装置和方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 215153 Suzhou high tech Zone, Jiangsu City, science and technology zone, Jinsha River Road, No. 181 Patentee after: PHYLION BATTERY Co.,Ltd. Address before: Suzhou City, Jiangsu province 215011 Suzhou District No. 81 Xiangyang Road Patentee before: SUZHOU PHYLION BATTERY Co.,Ltd. |
|
CP03 | Change of name, title or address | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071226 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |