一種均衡控制電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)了一種均衡控制電路，通過(guò)設(shè)置多個(gè)均衡控制芯片，每個(gè)均衡控制芯片檢測(cè)相鄰兩個(gè)單體電池的電池狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)該電池狀態(tài)信號(hào)對(duì)該相鄰兩個(gè)單體電池進(jìn)行均衡控制；特別的，當(dāng)上述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量不同時(shí)，通過(guò)電荷轉(zhuǎn)移消除其荷電量差異，當(dāng)任意相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量均相同時(shí)，整個(gè)電池組中的各個(gè)單體電池的充放電過(guò)程即可達(dá)到一致，從而減小甚至消除單體電池之間的性能差異，延長(zhǎng)了電池組的使用壽命，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種均衡控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及電動(dòng)汽車(chē)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種均衡控制電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著資源、環(huán)境問(wèn)題的日益突出，以車(chē)載電源為動(dòng)力的電動(dòng)汽車(chē)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。鋰電池具有能量密度和體積密度高、工作電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電低又無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)，是電動(dòng)汽車(chē)的理想動(dòng)力源。但是單個(gè)鋰電池的電壓過(guò)小，為得到更高的工作電壓，一般需要將鋰電池串聯(lián)為電池組后使用。
[0003]單體電池在制造過(guò)程中，具有性能的分散性，并且在使用過(guò)程中電池包內(nèi)部環(huán)境也具有非均勻性，因此隨著使用時(shí)間的增加，單體電池之間的性能差異將逐漸拉大，而如果不采取相應(yīng)的措施來(lái)減小這種差異，將造成某些單體電池過(guò)充電、某些單體電池過(guò)放電以及過(guò)充和過(guò)放的后果，這不僅影響電池的使用壽命，損壞電池，而且還可能產(chǎn)生大量的熱量引起電池燃燒或爆炸。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，電動(dòng)汽車(chē)的電池在串接使用時(shí)，由于電池質(zhì)量、批次等自身的原因以及在使用過(guò)程中個(gè)別單體電池的損壞，使得電池組在長(zhǎng)期使用后，單體電池之間的性能差異將逐漸拉大，而這種差異會(huì)隨時(shí)間變得越來(lái)越大，造成在給該電池組中的多個(gè)電池同時(shí)充電時(shí)，容量小的單體電池，總是處于過(guò)充過(guò)放狀態(tài)，加快了其壽命的衰減，最終導(dǎo)致電池組的整體壽命隨之下降。
[0005]因此如何實(shí)現(xiàn)電池組中各個(gè)電池之間的均衡控制、減小其性能差異成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本申請(qǐng)目的在于提供一種均衡控制電路，以實(shí)現(xiàn)電池組中各個(gè)電池之間的均衡控制，提高電池組中各個(gè)單體電池之間充放電過(guò)程的一致性，減小單體電池之間的性能差異，延長(zhǎng)電池組的使用壽命。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:
[0008]一種均衡控制電路，包括多個(gè)均衡控制芯片，每個(gè)均衡控制芯片分別與電池組中相鄰兩個(gè)單體電池連接；
[0009]所述均衡控制芯片包括荷電量控制單元；
[0010]所述荷電量控制單元包括:
[0011]檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量的荷電量檢測(cè)單元；
[0012]根據(jù)所述荷電量檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量是否存在差異的荷電量判斷單元；以及，
[0013]當(dāng)所述荷電量判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí),控制電荷由所述荷電量大的單體電池向所述荷電量小的單體電池轉(zhuǎn)移，直至所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量相同的電量轉(zhuǎn)移控制單元；其中，
[0014]所述荷電量判斷單元分別與所述荷電量檢測(cè)單元和電量轉(zhuǎn)移控制單元連接；所述荷電量檢測(cè)單元分別與所述相鄰兩個(gè)單體電池連接；所述電量轉(zhuǎn)移控制單元分別與所述相鄰兩個(gè)單體電池連接。
[0015]優(yōu)選的，所述均衡控制芯片還包括串接于所述相鄰兩個(gè)單體電池之間的電壓變換器；
[0016]所述電量轉(zhuǎn)移控制單元包括:根據(jù)所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量確定均衡電流方向、均衡電流大小和均衡時(shí)間的計(jì)算單元，以及根據(jù)所述所述均衡電流方向和均衡電流大小調(diào)節(jié)所述電壓變換器的變比、并以所述均衡時(shí)間作為所述電壓變換器的工作時(shí)長(zhǎng)的執(zhí)行單元。
[0017]優(yōu)選的，所述均衡控制芯片還包括電流控制單元；
[0018]所述電流控制單元包括:
[0019]檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的電流信息的電流檢測(cè)單元；
[0020]根據(jù)所述電流檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池是否至少有一個(gè)的電流超出預(yù)設(shè)電流范圍的過(guò)流判斷單元；以及，
[0021]當(dāng)所述過(guò)流判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，對(duì)所述電流超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)流保護(hù)的過(guò)流保護(hù)單元；
[0022]所述過(guò)流判斷單元分別與所述電流檢測(cè)單元和過(guò)流保護(hù)單元連接。
[0023]優(yōu)選的，所述均衡控制芯片還包括電壓控制單元；
[0024]所述電壓控制單元包括:
[0025]檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的電壓信息的電壓檢測(cè)單元；
[0026]根據(jù)所述電壓檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池是否至少有一個(gè)的電壓超出預(yù)設(shè)的電壓范圍的過(guò)欠壓判斷單元；以及，
[0027]當(dāng)所述過(guò)欠壓判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，對(duì)所述電壓超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)欠壓保護(hù)的過(guò)欠壓保護(hù)單元；
[0028]所述過(guò)欠壓判斷單元分別與所述電壓檢測(cè)單元和過(guò)欠壓保護(hù)單元連接。
[0029]優(yōu)選的，所述均衡控制芯片還包括溫度控制單元；
[0030]所述溫度控制單元包括:
[0031]檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的溫度信息的溫度檢測(cè)單元；
[0032]根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池是否至少有一個(gè)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度范圍的過(guò)欠溫判斷單元；以及，
[0033]當(dāng)所述過(guò)欠溫判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，對(duì)所述溫度超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)欠溫保護(hù)的過(guò)欠溫保護(hù)單元；
[0034]所述過(guò)欠溫判斷單元分別與所述溫度檢測(cè)單元和過(guò)欠溫保護(hù)單元連接。
[0035]優(yōu)選的，所述均衡控制芯片還包括:
[0036]與所述荷電量檢測(cè)單元連接，以存儲(chǔ)各個(gè)單體電池的荷電量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；
[0037]與所述荷電量檢測(cè)單元和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接，以輸出各個(gè)單體電池的荷電量的數(shù)據(jù)輸出單兀；
[0038]與所述荷電量判斷單元連接，以在所述荷電量判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)進(jìn)行報(bào)警的報(bào)警單元。
[0039]優(yōu)選的，所述均衡控制電路還包括當(dāng)所述電池組容量衰減至預(yù)設(shè)容量時(shí)使能所述均衡控制芯片的使能單元。
[0040]優(yōu)選的，所述均衡控制電路還包括獲取所述單體電池的電能、并將其供給所述均衡控制芯片的低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧?br> [0041]所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮斎攵伺c至少一個(gè)單體電池連接，所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮敵龆私佑谒鼍饪刂菩酒?br> [0042]優(yōu)選的，所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ǖ蛪壕€性穩(wěn)壓器LD0。
[0043]優(yōu)選的，所述均衡控制電路還包括當(dāng)所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷旱陀陬A(yù)設(shè)最低工作電壓時(shí)關(guān)閉所述均衡控制芯片的電壓鎖定單元。
[0044]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置多個(gè)均衡控制芯片，每個(gè)均衡控制芯片檢測(cè)相鄰兩個(gè)單體電池的電池狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)該電池狀態(tài)信號(hào)對(duì)該相鄰兩個(gè)單體電池進(jìn)行均衡控制；特別的，當(dāng)上述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量不同時(shí)，通過(guò)電荷轉(zhuǎn)移消除其荷電量差異，當(dāng)任意相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量均相同時(shí)，整個(gè)電池組中的各個(gè)單體電池的充放電過(guò)程即可達(dá)到一致，從而減小甚至消除單體電池之間的性能差異，延長(zhǎng)了電池組的使用壽命，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0046]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的均衡控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0047]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的均衡控制電路中均衡控制芯片的結(jié)構(gòu)框圖；
[0048]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例三提供的均衡控制電路中均衡控制芯片的結(jié)構(gòu)框圖；
[0049]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例四提供的均衡控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0050]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例五提供的均衡控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0051]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請(qǐng)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0052]本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N均衡控制電路，以實(shí)現(xiàn)電池組中各個(gè)電池之間的均衡控制，提高電池組中各個(gè)單體電池之間充放電過(guò)程的一致性，減小單體電池之間的性能差異，延長(zhǎng)電池組的使用壽命。
[0053]參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例提供的均衡控制電路包括多個(gè)均衡控制芯片100 (圖1中僅示出了兩個(gè))；均衡控制芯片100主要包括荷電量控制單元110。荷電量控制單元110具體包括荷電量檢測(cè)單元111、荷電量判斷單元112和電量轉(zhuǎn)移控制單元113。
[0054]荷電量判斷單元112分別與荷電量檢測(cè)單元111和電量轉(zhuǎn)移控制單元113連接；荷電量檢測(cè)單元111分別與相鄰兩個(gè)單體電池連接；電量轉(zhuǎn)移控制單元113也分別與上述相鄰兩個(gè)單體電池連接。
[0055]為便于描述，本申請(qǐng)實(shí)施例中，與同一個(gè)均衡控制芯片連接的兩個(gè)相鄰的單體電池分別記為單體電池A和單體電池B。
[0056]上述均衡控制芯片電路中，每個(gè)均衡控制芯片100對(duì)與其連接的相鄰兩個(gè)單體電池進(jìn)行均衡控制，下面對(duì)其具體控制工作過(guò)程/原理進(jìn)行闡述。
[0057]荷電量檢測(cè)單元111檢測(cè)單體電池A和單體電池B的荷電量SOC ;荷電量判斷單元112根據(jù)荷電量檢測(cè)單元111的檢測(cè)結(jié)果，判斷單體電池A的荷電量SOCa和單體電池B的荷電量SOCb是否存在差異；當(dāng)荷電量判斷單元112的判斷結(jié)果為是(即SOCa辛SOCb)時(shí)，電量轉(zhuǎn)移控制單元113控制電荷由荷電量SOC大的單體電池向荷電量SOC小的單體電池轉(zhuǎn)移，直至兩個(gè)單體電池的荷電量相同(SOCa=SOCb)。
[0058]由上述結(jié)構(gòu)及工作原理可知，本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)設(shè)置多個(gè)均衡控制芯片，每個(gè)均衡控制芯片檢測(cè)相鄰兩個(gè)單體電池的電池狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)該電池狀態(tài)信號(hào)對(duì)該相鄰兩個(gè)單體電池進(jìn)行均衡控制；特別的，當(dāng)上述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量不同時(shí)，通過(guò)電荷轉(zhuǎn)移消除其荷電量差異，當(dāng)任意相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量均相同時(shí)，整個(gè)電池組中的各個(gè)單體電池的充放電過(guò)程即可達(dá)到一致，從而減小甚至消除單體電池之間的性能差異，延長(zhǎng)了電池組的使用壽命，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
[0059]另外，本申請(qǐng)實(shí)施例在判定相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量不同后，沒(méi)有對(duì)荷電量SOC大的單體電池進(jìn)行放電處理以減小其荷電量S0C，而是將其相對(duì)多余的電荷轉(zhuǎn)移至荷電量SOC小的單體電池，避免了電池能量浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了電池容量的最大化，并最大限度地延長(zhǎng)了電池組的使用壽命。
[0060]具體的，控制兩個(gè)單體電池之間的電荷轉(zhuǎn)移的方式可以有多種，本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的一種優(yōu)選實(shí)施方式如圖2所示。
[0061]圖2所示的均衡控制電路中，均衡控制芯片100包括荷電量控制單元110和電壓變換器120。荷電量控制單元110具體包括荷電量檢測(cè)單元111、荷電量判斷單元112和電量轉(zhuǎn)移控制單元113。更具體的，電量轉(zhuǎn)移控制單元113包括計(jì)算單元1131和執(zhí)行單元1132。
[0062]上述個(gè)單元的連接關(guān)系為:荷電量檢測(cè)單元111的輸入端分別與單體電池A和單體電池B連接，荷電量檢測(cè)單元111的輸出端分別與荷電量判斷單元112的輸出端和計(jì)算單元1131的輸出端連接；荷電量檢測(cè)單元111的輸出端與計(jì)算單元1131的使能端連接；執(zhí)行單元1132的輸入端與計(jì)算單元1131的輸出端連接，執(zhí)行單元1132的輸出端與電壓變換器120的控制端連接，電壓變換器120 —非控制端與單體電池A連接，另一非控制端與單體電池B連接。
[0063]上述均衡控制電路的工作原理闡述如下。
[0064]當(dāng)荷電量判斷單元112判定荷電量檢測(cè)單元111檢測(cè)到的單體電池A的荷電量SOCa與單體電池B的荷電量SOCb不同時(shí)，向計(jì)算單元1132的使能端發(fā)送使能信號(hào)。
[0065]計(jì)算單元1131接收到使能信號(hào)后，根據(jù)單體電池A的荷電量SOCa與單體電池B的荷電量SOCb確定均衡電流方向、均衡電流大小和均衡時(shí)間；其中，均衡電流方向?yàn)橛珊呻娏看蟮膯误w電池流向荷電量小的單體電池；均衡電流大小和均衡時(shí)間的乘積為兩個(gè)單體電池的荷電量差值的一半(S卩I SOCa-SOCb I/2)。
[0066]執(zhí)行單元1132接收到計(jì)算單元1131的計(jì)算結(jié)果后，啟動(dòng)電壓變換器120并開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)調(diào)節(jié)電壓變換器120的變比，使得流過(guò)電壓變換器120的電流方向、大小分別為上述均衡電流方向和均衡電流大??；當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到上述均和時(shí)間后，執(zhí)行單元1132控制電壓變換器120停止工作。
[0067]假設(shè)電壓變換器120的變比為UA:Ub (Ua表示電壓變換器120與單體電池A連接的一端的電壓，Ub表示電壓變換器120與單體電池B連接的一端的電壓)，若SOCa > SOCb,則執(zhí)行單元1132調(diào)節(jié)電壓變換器120的變比Ua: UB> I，使均衡電流由單體電池A流向單體電池B。而由于均衡電流的大小和均衡時(shí)間相互影響，故可根據(jù)實(shí)際均衡要求確定；例如，若實(shí)際應(yīng)用中僅要求均衡時(shí)間不超過(guò)h，則可設(shè)定均衡時(shí)間為UO < t (、)，相應(yīng)的均衡電流大小I= I SOCa-SOCb I/(2t);若實(shí)際應(yīng)用中要求均衡時(shí)間不超過(guò)h且均衡電流不超過(guò)I。，可設(shè)定均衡電流大小為I (O < I彡Itl),相應(yīng)的均衡時(shí)間t’ =| SOCa-SOCb I/(21) ( tQ。
[0068]由上述實(shí)施例可知，本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)控制電壓變換器的啟停，并調(diào)節(jié)其變比，實(shí)現(xiàn)了相鄰兩個(gè)單體電池之間的電荷定量轉(zhuǎn)移，不僅消除了兩個(gè)單體電池之間的荷電量差異，還避免了電池能量浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了電池容量的最大化，進(jìn)而使得整個(gè)電池組中的各個(gè)單體電池的充放電過(guò)程達(dá)到一致，減小甚至消除單體電池之間的性能差異，最大限度地延長(zhǎng)了電池組的使用壽命，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
[0069] 申請(qǐng)人:在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，單體電池在充放電過(guò)程中還可能出現(xiàn)電流、電壓或溫度過(guò)高/低的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象將對(duì)單體電池造成一定的損害，引起單體電池之間的性能差異，縮短單體電池的使用壽命。因此，有必要采取一定措施消除上述現(xiàn)象，以達(dá)到更好的電池均衡控制效果。
[0070]鑒于上述原因，本申請(qǐng)實(shí)施例三提供了另一種均衡控制電路，仍包括均衡控制芯片。如圖3所示，該均衡控制芯片100包括荷電量控制單元110、電壓變換器120和電流控制單元130。
[0071]荷電量控制單元110具體包括荷電量檢測(cè)單元111、荷電量判斷單元112和電量轉(zhuǎn)移控制單元113。更具體的，電量轉(zhuǎn)移控制單元113包括計(jì)算單元和執(zhí)行單元。本實(shí)施例中，荷電量控制單元110的各組成單元之間的連接關(guān)系及工作原理可參照上文所述，在此不再贅述。
[0072]電流控制單元130包括電流檢測(cè)單元131、過(guò)流判斷單元132和過(guò)流保護(hù)單元133。其中，過(guò)流判斷單元132分別與電流檢測(cè)單元131和過(guò)流保護(hù)單元133連接。
[0073]電流檢測(cè)單元131分別與單體電池A和單體電池B連接，用于檢測(cè)單體電池A的電流Ia和單體電池B的電流Ib ;過(guò)流判斷單元132根據(jù)電流檢測(cè)單元131的檢測(cè)結(jié)果，判斷單體電池A和單體電池B是否至少有一個(gè)的電流超出預(yù)設(shè)電流范圍；當(dāng)過(guò)流判斷單元132的判斷結(jié)果為是時(shí)，過(guò)流保護(hù)單元133對(duì)電流超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。例如，若過(guò)流判斷單元132判定單體電池A的電流Ia超過(guò)預(yù)設(shè)電流最大值Imax,則過(guò)流保護(hù)單元133對(duì)單體電池A進(jìn)行過(guò)流保護(hù)；若過(guò)流判斷單元132判定單體電池B的電流Ib超過(guò)預(yù)設(shè)電流最大值1_，則過(guò)流保護(hù)單元133對(duì)單體電池B進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。本實(shí)施例采用的過(guò)流保護(hù)方式為逐周期(Cycle by Cycle)電流控制方式。本實(shí)施例僅在單體電池電流過(guò)大時(shí)采取保護(hù)措施；實(shí)際上，如果有應(yīng)用需求，還可在單體電池電流過(guò)低時(shí)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，是電流恢復(fù)正常值。
[0074]另外，電流檢測(cè)單元131采集的單體電池的電流既包括單體電池充電過(guò)程中的充電電流,也包括單體電池放電過(guò)程中的放電電流，即同時(shí)對(duì)單體電池的充電過(guò)程和放電過(guò)程進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
[0075]仍參照?qǐng)D3，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的均衡控制電路中，均衡控制芯片100還包括電壓控制單元140。
[0076]具體的，電壓控制單元140包括電壓檢測(cè)單元141、過(guò)欠壓判斷單元142和過(guò)欠壓保護(hù)單元143。其中，過(guò)欠壓判斷單元142分別與電壓檢測(cè)單元141和過(guò)欠壓保護(hù)單元143連接。
[0077]電壓檢測(cè)單元141分別與單體電池A和單體電池B連接，用于檢測(cè)單體電池A的電壓Ua和單體電池B的電壓Ub ;過(guò)欠壓判斷單元142根據(jù)電壓檢測(cè)單元141的檢測(cè)結(jié)果，判斷單體電池A和單體電池B是否至少有一個(gè)的電壓超出預(yù)設(shè)的電壓范圍；如果是，則過(guò)欠壓保護(hù)單元143對(duì)該電壓超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)欠壓保護(hù)。例如，若過(guò)欠壓判斷單元142判定單體電池A的電壓Ua超出預(yù)設(shè)電壓范圍(具體為Ua小于預(yù)設(shè)最小電壓值Umin,或，Ua大于預(yù)設(shè)最大電壓值Umax),則過(guò)欠壓保護(hù)單元143對(duì)單體電池A進(jìn)行過(guò)欠壓保護(hù)；相應(yīng)的，若過(guò)欠壓判斷單元142判定單體電池B的電壓Ub超出預(yù)設(shè)電壓范圍(具體為Ub小于預(yù)設(shè)最小電壓值Umin，或，Ub大于預(yù)設(shè)最大電壓值Umax),則過(guò)欠壓保護(hù)單元143對(duì)單體電池B進(jìn)行過(guò)欠壓保護(hù)。過(guò)欠壓保護(hù)的具體方式有多種，本申請(qǐng)實(shí)施例的優(yōu)選方式為中止電量轉(zhuǎn)移控制單元113對(duì)電壓變換器120的控制，直至電壓恢復(fù)至預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)。
[0078]另外，為預(yù)防過(guò)充現(xiàn)象，電壓控制單元140還包括充電方式控制單元144，用于在充電過(guò)程中根據(jù)電壓檢測(cè)單元140的檢測(cè)結(jié)果設(shè)置電池組的充電方式；即，在充電初期，電壓檢測(cè)單元140檢測(cè)到的電壓較小時(shí)，充電方式控制單元144設(shè)置電池組以大功率串充方式進(jìn)行充電，以提高充電速度、保證充電效率；在充電末期，電壓檢測(cè)單元140檢測(cè)到的電壓較大時(shí)，充電方式控制單元144設(shè)置電池組以小功率并充方式進(jìn)行充電，以減緩充電速度，防止過(guò)充。因此，通過(guò)充電方式控制單元144控制電池組在兩種充電方式下切換，實(shí)現(xiàn)了充電效率和充電保護(hù)的統(tǒng)一。
[0079]仍參照?qǐng)D3，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的均衡控制電路中，均衡控制芯片100還包括溫度控制單元150。
[0080]具體的，溫度控制單元150包括溫度檢測(cè)單元151、過(guò)欠溫判斷單元152和過(guò)欠溫保護(hù)單元153。其中，過(guò)欠溫判斷單元152分別與溫度檢測(cè)單元151和過(guò)欠溫保護(hù)單元153連接。
[0081]溫度檢測(cè)單元151分別與單體電池A和單體電池B連接，用于檢測(cè)單體電池A的溫度Ta和單體電池B的溫度Tb ;過(guò)欠溫判斷單元152根據(jù)溫度檢測(cè)單元151的檢測(cè)結(jié)果，判斷單體電池A和單體電池B是否至少有一個(gè)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度范圍；如果是，則過(guò)欠溫保護(hù)單元153對(duì)該溫度超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)欠溫保護(hù)，使其溫度恢復(fù)至預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)。例如，若過(guò)欠溫判斷單元152判定單體電池A的溫度Ta超出預(yù)設(shè)溫度范圍(具體為T(mén)a大于預(yù)設(shè)最高溫度Tmax,或者，Ta小于預(yù)設(shè)最低溫度Tmin),則過(guò)欠溫保護(hù)單元153對(duì)單體電池A行過(guò)欠溫保護(hù)；相應(yīng)的，若過(guò)欠溫判斷單元152判定單體電池B的溫度Tb超出預(yù)設(shè)溫度范圍(具體為T(mén)b大于預(yù)設(shè)最高溫度Tmax,或者，Tb小于預(yù)設(shè)最低溫度Tmin),則過(guò)欠溫保護(hù)單元153對(duì)單體電池B行過(guò)欠溫保護(hù)。過(guò)欠溫保護(hù)的具體方式有多種，本申請(qǐng)實(shí)施例優(yōu)選如下方式，當(dāng)溫度超出預(yù)設(shè)溫度范圍時(shí)，過(guò)欠溫保護(hù)單元153控制電壓變換器120停止工作，當(dāng)溫度恢復(fù)至預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)時(shí)，過(guò)欠溫保護(hù)單元153重新啟動(dòng)電壓變換器120。
[0082]需要說(shuō)明的是，實(shí)際應(yīng)用中，均衡控制芯片可同時(shí)具備上述電流控制單元、電壓控制單元和溫度控制單元，也可僅包含其中的任意一種或兩種。
[0083]由上述結(jié)構(gòu)和工作原理可知，本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)電流控制單元對(duì)電池組內(nèi)的單體電池進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，通過(guò)電壓控制單元對(duì)單體電池進(jìn)行過(guò)欠壓保護(hù)，通過(guò)溫度控制單元對(duì)單體電池進(jìn)行過(guò)欠溫保護(hù)，避免了單體電池出現(xiàn)電流、電壓或溫度過(guò)高/低的現(xiàn)象，消除了其對(duì)單體電池性能的影響，在一定程度上優(yōu)化了電池均衡控制效果、延長(zhǎng)了單體電池的使用壽命。同時(shí)，通過(guò)充電方式控制單元控制電池組在兩種充電方式下切換，實(shí)現(xiàn)了充電效率和充電保護(hù)的統(tǒng)一。
[0084]進(jìn)一步的，上述實(shí)施例所述的均衡控制電路中，均衡控制芯片還可包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)輸出單元和報(bào)警單元中的至少一種。
[0085]其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與上述荷電量檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、電壓檢測(cè)單元和溫度檢測(cè)單元中的至少一種連接，用于存儲(chǔ)各個(gè)單體電池的狀態(tài)信息；該狀態(tài)信息包括與該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接的各個(gè)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，如單體電池的荷電量、電流、電壓或溫度。
[0086]數(shù)據(jù)輸出單元用于輸出各個(gè)單體電池的狀態(tài)信息，該數(shù)據(jù)輸出單元既可直接與上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接，以直接讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的單體電池的狀態(tài)信息并將其輸出；也可與需要輸出的狀態(tài)信息對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單元連接，如只需輸出單體電池的荷電量，則只將數(shù)據(jù)輸出單元與荷電量檢測(cè)單元連接即可。
[0087]報(bào)警單元分別與上述荷電量判斷單元、過(guò)流判斷單元、過(guò)欠壓判斷單元和過(guò)欠溫判斷單元，用于當(dāng)任一判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警。例如，可如下設(shè)定報(bào)警方式:當(dāng)荷電量判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，進(jìn)行蜂鳴報(bào)警；當(dāng)過(guò)欠壓判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，進(jìn)行發(fā)光報(bào)警等。
[0088]為降低功耗，本申請(qǐng)實(shí)施例四提供了一種均衡控制電路，可根據(jù)電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)。如圖4所示，該均衡控制電路包括多個(gè)均衡控制芯片100和使能單元200。在電池組使用初期時(shí)，不需要均衡控制，故均衡控制芯片100不啟動(dòng)，以減小功耗，而僅有使能單元200檢測(cè)電池組的電容量；隨著電池的使用時(shí)間增長(zhǎng)，電池組的電容量逐漸衰減，當(dāng)使能單元200檢測(cè)到的電池組的電容量衰減至預(yù)設(shè)門(mén)限值(一般為電池組初始電容量的80%)時(shí)，使能單元200觸發(fā)各個(gè)均衡控制芯片100，使得均衡控制芯片100開(kāi)始對(duì)電池組進(jìn)行均衡控制。
[0089]本實(shí)施例提供的均衡控制電路，其工作電壓可通過(guò)外接電源提供。為減小均衡控制電路空間占用量，便于封裝，本申請(qǐng)實(shí)施例五提供了一種不需外部電源供電的均衡控制電路。如圖5所示，該均衡控制電路包括多個(gè)均衡控制芯片100和低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧?00。其中均衡控制芯片100對(duì)電池組中相鄰兩個(gè)單體電池進(jìn)行均衡控制；低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮斎攵酥辽倥c一個(gè)單體電池連接，輸出端與均衡控制芯片100連接，用于從單體電池上取電，并轉(zhuǎn)換為均衡控制芯片的工作電壓?？梢?jiàn)，本申請(qǐng)實(shí)施例五直接從被控電池組上取電，不需單獨(dú)的外部電源，減小了其空間占用量，降低了其對(duì)外部設(shè)備的依賴(lài)，提高了其獨(dú)立性，便于應(yīng)用。
[0090]具體的，上述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧刹捎玫蛪壕€性穩(wěn)壓器LD0。
[0091]進(jìn)一步的，仍參照?qǐng)D5，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的均衡控制電路還包括電壓鎖定單元400。電壓鎖定單元400分別與低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧?00和均衡控制芯片100連接，用于檢測(cè)低壓穩(wěn)壓?jiǎn)呜?00的輸出電壓大小，當(dāng)該輸出電壓低于均衡控制芯片100的最低工作電壓(一般為3.2V)時(shí)，控制均衡控制芯片100進(jìn)入休眠狀態(tài)，停止對(duì)電池組的均衡控制，以防止均衡控制芯片100誤動(dòng)作。
[0092]對(duì)于裝置實(shí)施例而言，由于其基本對(duì)應(yīng)于方法實(shí)施例，所以相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。
[0093]以上所述僅是本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種均衡控制電路，其特征在于，包括多個(gè)均衡控制芯片，每個(gè)均衡控制芯片分別與電池組中相鄰兩個(gè)單體電池連接； 所述均衡控制芯片包括荷電量控制單元； 所述荷電量控制單元包括: 檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量的荷電量檢測(cè)單元； 根據(jù)所述荷電量檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量是否存在差異的荷電量判斷單元；以及， 當(dāng)所述荷電量判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，控制電荷由所述荷電量大的單體電池向所述荷電量小的單體電池轉(zhuǎn)移，直至所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量相同的電量轉(zhuǎn)移控制單元；其中， 所述荷電量判斷單元分別與所述荷電量檢測(cè)單元和電量轉(zhuǎn)移控制單元連接；所述荷電量檢測(cè)單元分別與所述相鄰兩個(gè)單體電池連接；所述電量轉(zhuǎn)移控制單元分別與所述相鄰兩個(gè)單體電池連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡控制電路，其特征在于，所述均衡控制芯片還包括串接于所述相鄰兩個(gè)單體電池之間的電壓變換器； 所述電量轉(zhuǎn)移控制單元包括:根據(jù)所述相鄰兩個(gè)單體電池的荷電量確定均衡電流方向、均衡電流大小和均衡時(shí)間的計(jì)算單元，以及根據(jù)所述所述均衡電流方向和均衡電流大小調(diào)節(jié)所述電壓變換器的變比、并以所述均衡時(shí)間作為所述電壓變換器的工作時(shí)長(zhǎng)的執(zhí)行單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均衡控制電路，其特征在于，所述均衡控制芯片還包括電流控制單元； 所述電流控制單元包括: 檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的電流信息的電流檢測(cè)單元； 根據(jù)所述電流檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池是否至少有一個(gè)的電流超出預(yù)設(shè)電流范圍的過(guò)流判斷單元；以及， 當(dāng)所述過(guò)流判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，對(duì)所述電流超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)流保護(hù)的過(guò)流保護(hù)單元； 所述過(guò)流判斷單元分別與所述電流檢測(cè)單元和過(guò)流保護(hù)單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均衡控制電路，其特征在于，所述均衡控制芯片還包括電壓控制單元； 所述電壓控制單元包括: 檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的電壓信息的電壓檢測(cè)單元； 根據(jù)所述電壓檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池是否至少有一個(gè)的電壓超出預(yù)設(shè)的電壓范圍的過(guò)欠壓判斷單元；以及， 當(dāng)所述過(guò)欠壓判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，對(duì)所述電壓超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)欠壓保護(hù)的過(guò)欠壓保護(hù)單元； 所述過(guò)欠壓判斷單元分別與所述電壓檢測(cè)單元和過(guò)欠壓保護(hù)單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均衡控制電路，其特征在于，所述均衡控制芯片還包括溫度控制單元； 所述溫度控制單元包括: 檢測(cè)所述相鄰兩個(gè)單體電池的溫度信息的溫度檢測(cè)單元； 根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷所述相鄰兩個(gè)單體電池是否至少有一個(gè)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度范圍的過(guò)欠溫判斷單元；以及， 當(dāng)所述過(guò)欠溫判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，對(duì)所述溫度超范圍的單體電池進(jìn)行過(guò)欠溫保護(hù)的過(guò)欠溫保護(hù)單元； 所述過(guò)欠溫判斷單元分別與所述溫度檢測(cè)單元和過(guò)欠溫保護(hù)單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均衡控制電路，其特征在于，所述均衡控制芯片還包括: 與所述荷電量檢測(cè)單元連接，以存儲(chǔ)各個(gè)單體電池的荷電量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元； 與所述荷電量檢測(cè)單元和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接，以輸出各個(gè)單體電池的荷電量的數(shù)據(jù)輸出單兀； 與所述荷電量判斷單元連接，以在所述荷電量判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)進(jìn)行報(bào)警的報(bào)警單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均衡控制電路，其特征在于，還包括當(dāng)所述電池組容量衰減至預(yù)設(shè)容量時(shí)使能所述均衡控制芯片的使能單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均衡控制電路，其特征在于，還包括獲取所述單體電池的電能、并將其供給所述均衡控制芯片的低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧? 所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮斎攵伺c至少一個(gè)單體電池連接，所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮敵龆私佑谒鼍饪刂菩酒?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的均衡控制電路，其特征在于，所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ǖ蛪壕€性穩(wěn)壓器100。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的均衡控制電路，其特征在于，還包括當(dāng)所述低壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷旱陀陬A(yù)設(shè)最低工作電壓時(shí)關(guān)閉所述均衡控制芯片的電壓鎖定單元。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104426177SQ201310382120
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】張帆, 鄭正仙, 林曉斌, 嚴(yán)性平, 蘇芳 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司, 杭州大有科技發(fā)展有限公司, 杭州協(xié)能科技有限公司