一種能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，包括N+1個(gè)電池單元電路串聯(lián)組成的電池組、電池組電壓檢測(cè)電路、電池組開(kāi)關(guān)控制電路，電池組電壓檢測(cè)電路與電池組開(kāi)關(guān)控制電路相連接；電池組分別與電池組電壓檢測(cè)電路和電池組開(kāi)關(guān)控制電路相連接；每個(gè)電池單元電路由一個(gè)單體電池與一個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)后，再與一個(gè)二極管并聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)時(shí)二極管的正負(fù)極性方向與單體電池的正負(fù)極性方向相反；本實(shí)用新型可使單體電池分容篩選的配對(duì)組合要求可以很寬，不會(huì)有無(wú)法配對(duì)的單體電池存在，從而減少了電池成本；還可以將失效的單體電池隔離出電池組，使電池組可以繼續(xù)正常的給負(fù)載供電，提升了電池組的可靠性，也增加了電池組的安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電子產(chǎn)品的電源電路領(lǐng)域，尤其涉及到一種能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種電子產(chǎn)品中，有許多產(chǎn)品的電源是由電池組進(jìn)行供電，當(dāng)電池串聯(lián)成電池組使用時(shí)，由于單體電池的一致性差異，會(huì)存在電池組中單體電池不匹配的問(wèn)題，有的單體電池容量大，有的單體電池容量小，而單體電池的自放電率也不一樣，導(dǎo)致使用一段時(shí)間后，即使相同容量的單體電池，也會(huì)出現(xiàn)荷電狀態(tài)不一樣的狀況，有的單體電池荷電狀態(tài)高，有的荷電狀態(tài)低，在放電時(shí)，荷電狀態(tài)低或容量低的單體電池，會(huì)先放空，隨后電池組輸出會(huì)被關(guān)斷以避免已放空的單體電池過(guò)放電，這時(shí)電池組中除了電壓最低的一節(jié)電池，其它單體電池的電量并未完全釋放，當(dāng)單體電池差異較大時(shí)，電池組還有相當(dāng)一部分可用能量無(wú)法利用。這種情況還會(huì)導(dǎo)致電池組的壽命衰減加快。為了解決單體電池不一致產(chǎn)生的問(wèn)題，電池管理系統(tǒng)中采用了均衡技術(shù)，包括主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡。被動(dòng)均衡主要解決充電的均衡問(wèn)題，無(wú)法解決放電均衡，主動(dòng)均衡可以將單體電池之間的能量進(jìn)行交換，但是成本很高，電路復(fù)雜，效率低，可靠性較低，傳輸?shù)墓β视邢蓿谪?fù)載電流較大情況下，也無(wú)法完全釋放電池組的所有電量。
[0003]對(duì)于電池組由于單體電池特性不一致產(chǎn)生的電池壽命衰減問(wèn)題，在電池管理系統(tǒng)(BMS)中常常采用對(duì)單體電池進(jìn)行分容篩選進(jìn)行配對(duì)，并通過(guò)增加電池均衡電路的方法來(lái)解決，市場(chǎng)上常見(jiàn)的均衡電路為被動(dòng)均衡，它通過(guò)在充電時(shí)對(duì)較高電壓的電池進(jìn)行旁路分流(或放電)來(lái)實(shí)現(xiàn)，只能保證充電均衡，卻無(wú)法達(dá)到放電均衡的效果，在電池組使用過(guò)程中，電池組放電至最低電壓的那節(jié)電池到達(dá)欠壓保護(hù)電壓點(diǎn)后，由于電池組整體保護(hù)而使其它節(jié)電池的剩余電量無(wú)法使用。而分容篩選也會(huì)使一部分無(wú)法配對(duì)的單體電池成為多余出來(lái)的電池，難以使用而增加電池組成本。市場(chǎng)上采用主動(dòng)均衡技術(shù)的電池組，可以實(shí)現(xiàn)電池之間的能量轉(zhuǎn)移，但主動(dòng)均衡技術(shù)的電路復(fù)雜，可靠性低，主動(dòng)均衡所傳輸?shù)墓β瘦^小，效率較低，成本又太高，因此在大部分電池組中很難以普及應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種壽命長(zhǎng)、低成本的能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括N+1個(gè)電池單元電路串聯(lián)組成的電池組1、電池組電壓檢測(cè)電路2、電池組開(kāi)關(guān)控制電路3，其中:N 2 I;所述電池組電壓檢測(cè)電路2與電池組開(kāi)關(guān)控制電路3相連接;所述電池組I分別與電池組電壓檢測(cè)電路2和電池組開(kāi)關(guān)控制電路3相連接；
[0007]每個(gè)電池單元電路由一個(gè)單體電池11與一個(gè)開(kāi)關(guān)12串聯(lián)后，再與一個(gè)二極管13并聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)時(shí)二極管13的正負(fù)極性方向與單體電池11的正負(fù)極性方向相反，開(kāi)關(guān)12串聯(lián)在單體電池11的正極或負(fù)極;N+1個(gè)單體電池11相互并聯(lián)。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果在于:對(duì)單體電池分容篩選的配對(duì)組合要求可以非常寬，不會(huì)有無(wú)法配對(duì)的單體電池存在，從而減少了電池成本，而該方法可以將電池組中所有單體電池的電量都釋放出來(lái)，使電池組的能量得到完全利用，并實(shí)現(xiàn)了放電均衡，它同時(shí)還使電池組具有冗余功能，當(dāng)電池組中有單體電芯失效時(shí)，該方法還可以將失效的單體電池隔離出電池組，使電池組可以繼續(xù)正常的給負(fù)載供電，提升了電池組的可靠性，也增加了電池組的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】:
[0011 ]如圖1所示，一種能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，包括N+1個(gè)電池單元電路串聯(lián)組成的電池組1、電池組電壓檢測(cè)電路2、電池組開(kāi)關(guān)控制電路3，其中:N21;電池組電壓檢測(cè)電路2與電池組開(kāi)關(guān)控制電路3相連接；電池組I分別與電池組電壓檢測(cè)電路2和電池組開(kāi)關(guān)控制電路3相連接;每個(gè)電池單元電路由一個(gè)單體電池11與一個(gè)開(kāi)關(guān)12串聯(lián)后，再與一個(gè)二極管13并聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)時(shí)二極管13的正負(fù)極性方向與單體電池11的正負(fù)極性方向相反，開(kāi)關(guān)12串聯(lián)在單體電池11的正極或負(fù)極;N+1個(gè)單體電池11相互并聯(lián)；當(dāng)負(fù)載供電所需的單體電池11節(jié)數(shù)為N節(jié)時(shí)，電池單元電路則以N+1節(jié)的電池單元電路數(shù)量進(jìn)行串聯(lián)；電池組電壓檢測(cè)電路2對(duì)電池組I中每節(jié)單體電池11的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，電池組開(kāi)關(guān)控制電路3根據(jù)檢測(cè)到的單體電池11電壓，實(shí)時(shí)調(diào)整開(kāi)關(guān)12的控制，使電壓最低的電池單元電路的開(kāi)關(guān)12處于斷開(kāi)狀態(tài)，其它N節(jié)電池單元電路中的開(kāi)關(guān)12處于閉合導(dǎo)通狀態(tài)，在電池組I接有負(fù)載情況下，該電壓最低的電池單元電路中所并聯(lián)的二極管13在訪節(jié)電池單元電路的開(kāi)關(guān)12斷開(kāi)后會(huì)自動(dòng)處于正向續(xù)流導(dǎo)通狀態(tài)，電池組I的輸出電壓始終為電壓較高的N節(jié)單體電池11串聯(lián)電壓。
[0012]本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)12可以用場(chǎng)效應(yīng)管代替；二極管13可以用場(chǎng)效應(yīng)管代替;所述開(kāi)關(guān)12和二極管13可以用單刀雙擲開(kāi)關(guān)或具有單刀雙擲開(kāi)關(guān)功能的繼電器代替。
[0013]在給負(fù)載供電過(guò)程中，電池組電壓檢測(cè)電路2持續(xù)檢測(cè)電池組I中每節(jié)單體電池11的電壓，電池組開(kāi)關(guān)控制電路3根據(jù)檢測(cè)到的單體電池11電壓來(lái)控制開(kāi)關(guān)12的調(diào)整，使每個(gè)時(shí)間段里電池組I中電壓最低的單體電池11的開(kāi)關(guān)12處于斷開(kāi)狀態(tài)，其它單體電池11則處于導(dǎo)通串聯(lián)狀態(tài)來(lái)對(duì)負(fù)載供電(放電)，此時(shí)負(fù)載的供電電壓為較高電壓的N節(jié)單體電池11串聯(lián)后的電壓；由于電池組I在放電過(guò)程中的每個(gè)時(shí)刻都是以電壓較高的N節(jié)單體電池11優(yōu)先進(jìn)行放電，會(huì)即時(shí)切換參予放電的單體電池11，只要電池組I中單體電池11荷電量最小值大于最大值與中間平均值差值的(N — I)倍，即CminXCmax-C平均)*(N-1)，(例如，電池組為10節(jié)串聯(lián)放電，采用11個(gè)電池單元，單體電池荷電量最大為42AH，最小值為18AH，其它幾節(jié)平均荷電量為40AH)，在電池組I放電完成時(shí)，電池組中I的每個(gè)單體電池11的電量都能放空，使所有單體電池11的電量得以完全釋放。而當(dāng)電池組I中某個(gè)單體電池11出現(xiàn)故障時(shí)(比如某節(jié)單體電池11內(nèi)部短路或斷路)，該方法也可以實(shí)時(shí)斷開(kāi)故障的單體電池11，由其它節(jié)單體電池11串聯(lián)供電，供電電壓仍然是正常的N節(jié)電池串聯(lián)11電壓，從而保證了電池組I的可靠性和安全性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能完全釋放電池組電量的電池串聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括N+1個(gè)電池單元電路串聯(lián)組成的電池組(I )、電池組電壓檢測(cè)電路(2)、電池組開(kāi)關(guān)控制電路(3)，其中:N 2I;所述電池組電壓檢測(cè)電路(2)與電池組開(kāi)關(guān)控制電路(3)相連接;所述電池組(I)分別與電池組電壓檢測(cè)電路(2)和電池組開(kāi)關(guān)控制電路(3)相連接； 每個(gè)電池單元電路由一個(gè)單體電池(I I)與一個(gè)開(kāi)關(guān)(12)串聯(lián)后，再與一個(gè)二極管(13)并聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)時(shí)二極管(I 3)的正負(fù)極性方向與單體電池(I I)的正負(fù)極性方向相反，開(kāi)關(guān)(12)串聯(lián)在單體電池(11)的正極或負(fù)極;N+1個(gè)單體電池(11)相互并聯(lián)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK205544384SQ201620070785
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日
【發(fā)明人】俞峰, 楊麒麟
【申請(qǐng)人】飛毛腿(福建)電子有限公司