CN102214946B - 一种动力电池组能量同步动态均衡系统 - Google Patents

Abstract

一种动力电池组能量同步动态均衡系统，包括若干个均衡模块、正均衡母线总线、负均衡母线总线、均衡母线同步总线，均衡模块包括电池接口正端、电池接口负端、均衡母线正端、均衡母线负端、均衡母线同步端、第一高速开关、第二高速开关、第三高速开关、第四高速开关、储能元件、隔离电源模块及开关驱动模块；均衡母线正端与正均衡母线总线相连；均衡母线负端与负均衡母线总线相连；均衡母线同步端与均衡母线同步总线相连。其优点是：线路简单、成本低，均衡电流大，均衡速度快、效率高、能量损耗小，整个系统体积小、便于安装，电池数量和连接方式任意，均衡模块并联在电池上，不影响电池组充放电工作。

Description

一种动力电池组能量同步动态均衡系统

技术领域

本发明属于电池充放电领域，具体涉及一种动力电池组能量同步动态均衡系统。

背景技术

在大容量电池串联使用时，因为单节电池容量与内阻不均衡，在充放电过程中，会有部分电池过充过放、部分浅充浅放，甚至损坏。现有技术中的动力电池组能量均衡系统有二种，一种是能量耗尽型，该方式存在的缺陷是：因其电阻耗能原因，只能用于小容量电池组中；另一种是能量转移型，该方式存在的缺陷是：其控制回路多采用测量单节电池电压计算均衡值方法，因而使其线路复杂、成本高，体积大不易安装。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种动力电池组能量同步动态均衡系统，它线路简单、成本低、均衡电流大、均衡效率高、能量损耗小，整个系统体积小，便于安装。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动力电池组能量同步动态均衡系统，包括若干个均衡模块、正均衡母线总线、负均衡母线总线、均衡母线同步总线，其特征在于：所述均衡模块包括电池接口正端、电池接口负端、均衡母线正端、均衡母线负端、均衡母线同步端、第一高速开关、第二高速开关、第三高速开关、第四高速开关、储能元件、隔离电源模块及开关驱动模块；

所述第一高速开关的COM端、第三高速开关的NO端与储能元件的正端相连；第二高速开关的COM端、第四高速开关的NO端与储能元件的负端相连；

所述均衡母线正端与所述正均衡母线总线相连；所述均衡母线负端与所述负均衡母线总线相连；所述均衡母线同步端与所述均衡母线同步总线相连。

优选的，所述储能元件为大容量电容或电感；所述第一高速开关、第二高速开关、第三高速开关、第四高速开关为低通态内阻的场效应管或固态继电器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：线路简单、成本低，均衡电流大，均衡速度快、效率高、能量损耗小，整个系统体积小、便于安装，电池数量和连接方式任意，均衡模块并联在电池上，不影响电池组充放电工作。

附图说明

图1是本发明中均衡模块的电路原理图；

图2是本发明的电路原理图。

图中标记为：

1、均衡模块；11、电池接口正端；12、电池接口负端；13、均衡母线正端；

14、均衡母线负端；15、均衡母线同步端；16、储能元件；17、隔离电源模块；

18、开关驱动模块；a、正均衡母线总线；b、负均衡母线总线；c、均衡母线同步总线；

K1、第一高速开关；K2、第二高速开关；K3、第三高速开关；K4、第四高速开关。

具体实施方式

下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：

如图1、2所示，一种动力电池组能量同步动态均衡系统，包括若干个均衡模块1、正均衡母线总线a、负均衡母线总线b、均衡母线同步总线c，所述均衡模块1包括电池接口正端11、电池接口负端12、均衡母线正端13、均衡母线负端14、均衡母线同步端15、第一高速开关K1、第二高速开关K2、第三高速开关K3、第四高速开关K4、储能元件16、隔离电源模块17及开关驱动模块18；

所述第一高速开关K1的COM端、第三高速开关K3的NO端与储能元件16的正端相连；第二高速开关K2的COM端、第四高速开关K4的NO端与储能元件16的负端相连；

所述均衡母线正端13与所述正均衡母线总线a相连；所述均衡母线负端14与所述负均衡母线总线b相连；所述均衡母线同步端15与所述均衡母线同步总线c相连。

所述储能元件16为大容量电容或电感；所述第一高速开关K1、第二高速开关K2、第三高速开关K3、第四高速开关K4为低通态内阻的场效应管或固态继电器。

本发明工作原理和工作过程如下：

如图1、2所示，在多节电池B串联使用的过程中，将均衡模块1并联于每节电池B两端，由均衡母线同步端控制高速开关；当均衡模块1中第一高速开关K1和第二高速开关K2同时动作(即K1内部的COM端与NO端相连，K2内部的COM端与NO端相连)，电流自电池B正极流出，流经电池接口正端11、第一高速开关K1的NO端、第一高速开关K1的COM端、储能元件16、第二高速开关K2的COM端、第二高速开关K2的NO端、电池接口负端12、电池负极(正极流出、负极流入)。此时电量由电池B流入储能元件16，最终所有均衡模块1中的储能元件16两端电压等于电池B两端电压。

当均衡模块1中第三高速开关K3、第四高速开关K4同时动作，储能元件16经第三高速开关K3、第四高速开关K4、正均衡母线总线a、负均衡母线总线b形成并联，此时电量经正均衡母线总线a、负均衡母线总线b，由电压高的储能元件16流向电压低的储能元件16，最终使得所有均衡模块1中的储能元件16两端电压均相等。

当均衡模块1中第一高速开关K1和第二高速开关K2第二次同时动作，储能元件16两端电压高于电池B电压时，电能由储能元件16流向电池B；电池B电压高于储能元件16两端电压时，电能由电池B流向储能元件16。

由均衡母线同步总线c控制不，断重复以上过程，最终电池组中的各个电池B两端的电压相等，达到能量均衡的效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种动力电池组能量同步动态均衡系统，包括若干个均衡模块（1）、正均衡母线总线（a）、负均衡母线总线（b）、均衡母线同步总线（c），其特征在于：所述均衡模块（1）包括电池接口正端（11）、电池接口负端（12）、均衡母线正端（13）、均衡母线负端（14）、均衡母线同步端（15）、第一高速开关（K1）、第二高速开关（K2）、第三高速开关（K3）、第四高速开关（K4）、储能元件（16）、隔离电源模块（17）及开关驱动模块（18）； 

所述第一高速开关（K1）的COM端、第三高速开关（K3）的NO端与储能元件（16）的正端相连；第二高速开关（K2）的COM端、第四高速开关（K4）的NO端与储能元件（16）的负端相连； 

所述均衡母线正端（13）与所述正均衡母线总线（a）相连；所述均衡母线负端（14）与所述负均衡母线总线（b）相连；所述均衡母线同步端（15）与所述均衡母线同步总线（c）相连;

所述储能元件（16）为大容量电容或电感；所述第一高速开关（K1）、第二高速开关（K2）、第三高速开关（K3）、第四高速开关（K4）为低通态内阻的场效应管或固态继电器； 

由均衡母线同步端控制高速开关：在多节电池B串联使用的过程中，将均衡模块（1）并联于每节电池B两端，当均衡模块（1）中第一高速开关K1和第二高速开关K2同时动作，即第一高速开关K1内部的COM端与NO端相连，第二高速开关K2内部的COM端与NO端相连，电流自电池B正极流出，流经电池接口正端（11）、第一高速开关K1的NO端、第一高速开关K1的COM端、储能元件（16）、第二高速开关K2的COM端、第二高速开关K2的NO端、电池接口负端（12）、电池负极即正极流出、负极流入，此时电量由电池B流入储能元件（16），最终所有均衡模块（1）中的储能元件（16）两端电压等于电池B两端电压； 

当均衡模块1中第三高速开关K3、第四高速开关K4同时动作，储能元件16经第三高速开关K3、第四高速开关K4、正均衡母线总线a、负均衡母线总线b形成并联，此时电量经正均衡母线总线a、负均衡母线总线b，由电压高的储能元件16流向电压低的储能元件16，最终使得所有均衡模块1中的储能元件16两端电压均相等； 

当均衡模块1中第一高速开关K1和第二高速开关K2第二次同时动作，储能元件16两端电压高于电池B电压时，电能由储能元件16流向电池B；电池B电压高于储能元件16两端电压时，电能由电池B流向储能元件16； 

由均衡母线同步总线c控制，不断重复以上过程，最终电池组中的各个电池B两端的电压相等，达到能量均衡的效果。 

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