一種電池組主動均衡級聯系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型電池組主動均衡級聯冗余均衡電路部分。
【背景技術】
[0002]電池在使用過程中存在不均衡的問題，其對電池使用壽命有較大影響。
[0003]為解決電池不均衡問題，高校和企業開始研發均衡產品。均衡產品分為被動均衡和主動均衡兩類。
[0004]如圖1所示，被動均衡:能耗式均衡方案，在每個電池上并聯一個電阻進行分流，將容量多的電池中的能力消耗掉，使電池電壓均衡。這種方案僅在充電末期開始動作，且均衡電流僅有500mA，均衡效果受動作時間和充電電流限制。
[0005]如圖2所示，主動均衡:無損式方案，將能量高的電池的能量轉移到能量低的電池(即分散式主動均衡)，或使用整組能量補充到單體最低的電池(即集中式主動均衡)。主動均衡工作于電池充電、放電整個過程，最大均衡電流一般為5A左右。
[0006]如圖3所示，對于分散式主動均衡，均衡的速度不僅受到均衡電流大小的影響，也受到電池串數的影響。比如電池串數為24，B1電池容量最大，B24容量最小，能量需要從B1傳遞到B2，B2傳遞到B3，逐節傳遞最終到B24。
[0007]為提高均衡速度，出現了多級級聯式均衡方案。如圖4所示，為2級級聯式均衡示意圖。
[0008]級聯式均衡方案可將均衡速度提高，但是，標準的η級級聯框架決定了其最小單元為2(η 1}的電池串，可均衡數量為m*2 (n 1}的電池串。(注:m為大于2的整數)。
[0009]存在的缺點是:n級級聯框架缺乏靈活性，當電池串數不等于m*2(n 1}時，標準的η級級聯框架不能滿足要求。
[0010]比如，含有3級均衡最多可實現24串電池均衡的均衡產品定型后，其可兼容的串數為2、4、8、12、16、20、24，其他串數并不兼容。
【實用新型內容】
[0011]為解決現有技術存在的不足，本實用新型公開了一種新型電池組主動均衡級聯系統及均衡方法，提出新型級聯均衡構架，在η級級聯框架基礎上增加冗余設計。
[0012]為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0013]一種電池組主動均衡級聯系統，包括η級級聯均衡部分及冗余均衡電路部分，η級級聯均衡部分與冗余均衡電路部分在外部進行電氣連接，η級級聯均衡部分連接到第ma*y節電池，冗余均衡電路部分也連接到第ma*y節電池，由此實現了兩個部分的電氣連接；ma為級聯均衡單元數量，y是級聯最小單元數量；
[0014]η級級聯均衡部分包含m個級聯最小單元與m_l個η級均衡單元，η級級聯均衡部分實現m*2(n 1}串電池均衡的標準級聯框架，冗余電路包含2 (n 1}個一級均衡單元。
[0015]一種電池組主動均衡級聯系統的均衡方法，具體包含以下步驟:
[0016]步驟一:根據實際電池串數S確定需要使用的η級級聯均衡部分的均衡單元數量ma與冗余均衡電路部分的均衡單元的數量X a:
[0017]步驟二:使用級聯均衡電路的前ma*y均衡單元實現ma*y串電池的均衡；
[0018]步驟三:將冗余均衡電路部分的第1節電池連接到級聯均衡電路的最后一節電池即第ma*y節，將剩下的級聯均衡電路^節電池依次連接到冗余均衡電路部分的其余節電池上。
[0019]所述步驟一中，需要使用的級聯均衡單元數量ma:ma=S/y，ma取商的整數部分；冗余的均衡單元的數量xa:x a= s/y, x a取商的余數；
[0020]即 S = ma*y+xa;
[0021]其中，ma*y為級聯均衡的部分的級聯均衡單元的數量，\為冗余的均衡單元的個數量；y為級聯最小單元。
[0022]所述步驟一中，在確定需要使用的η級級聯均衡部分的均衡單元數量1與冗余均衡電路部分的均衡單元的數量xa之前需要制作電池組主動均衡級聯電路。
[0023]所述制作電池組主動均衡級聯系統，具體包含以下步驟:
[0024]步驟1:確定最大電池組串數h，確定級聯級數η ;
[0025]步驟2:計算級聯最小單元y = 2(n 1}；
[0026]步驟3:計算級聯最小單元數量m = h/y ;
[0027]步驟4:使用標準級聯構架實現(m-1) *y串電池的均衡；
[0028]步驟5:使用y個一級均衡實現冗余y+Ι串電池的均衡。
[0029]所述步驟1中，確定最大電池組串數h，確定級聯級數η時，滿足:2(n+2)>h>2(n+1)，實現使得均衡速度較快且避免均衡級數過多。
[0030]不在內部連接的原因是:外部連接具有靈活性，根據電池串數連接。如果內部連接，產品最多可實現24串，那么就只能實現部分串數，不兼容所有串數了(比如7/9/10/11/13等)。如果要實現9串均衡，那么就需要再做一款產品了(原理一樣，參數不一樣的產品)。
[0031]本實用新型的有益效果:
[0032]1、本實用新型冗余電路與η級級聯均衡部分在產品內部沒有電氣聯系，通過外部接線進行電氣聯系。
[0033]η級級聯均衡部分連接到第ma*y串電池，冗余均衡電路部分也連接到第ma*y串電池，由此實現了兩個部分的電氣連接。
[0034]2、本實用新型冗余部分可實現數量彡2(n 1}+1的任意電池串均衡，最簡單的方案是使用一級均衡實現。
[0035]3、本實用新型的新型級聯構架較分散式構架有較高的均衡速度，較標準η級級聯結構可兼容最大均衡范圍1}+2(n 1}內任意串數電池的均衡，具有較大的實用性。
[0036](m-l)*2(n 1}是η級級聯負責均衡的電池串數量，2 (n 1}是冗余部分負責均衡的電池串數量。
【附圖說明】
[0037]圖1被動均衡；
[0038]圖2主動均衡；
[0039]圖3分散式主動均衡示意圖；
[0040]圖4是2級級聯式均衡示意圖；
[0041]圖5本申請的新型級聯構架示意圖；
[0042]圖6a 2級級聯均衡級聯最小單元示意圖；
[0043]圖6b 3級級聯均衡級聯最小單元示意圖。
【具體實施方式】
:
[0044]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0045]現有的專利申請號:201410709182.X，專利名稱是:電池組主動均衡級聯結構，其中:本實施例當Μ乒2N時，所述電池組串上的同級均衡模塊之間設有交錯連接的均衡模塊
2。提到了一種實現Μ#2(η1)的實現方法。上述專利公開的內容與本申請的使用1級均衡不同，且本申請的專利主要的是冗余部分與級聯部分在產品內部沒有接線這個思路。按照現有專利的方法，不同串數可以實現，但是不同串數會是不同的產品。按照本申請的方案，所有串數都是1個產品關鍵還是在冗余部分與級聯部分在產品內部沒有接線這個思路。
[0046]本申請中，η級級聯均衡部分實現m*2(n 1}串電池均衡的標準級聯框架，冗余電路實現η級級聯均衡部分不兼容電池數數量的均衡并將其與η級級聯均衡部分進行均衡。
[0047]如圖5所示，根據不同電池節數調整均衡系統外部接線實現電池均衡。級聯部分和冗余部分在產品內部是沒有電氣連接的，但是外部接線時，Bxl就是B2a，級聯部分連接到了 B2a，冗余部分也連接到了 B2a，那么兩個部分在外部就聯系起來了。
[0048]級聯最小單元，級聯均衡中均有相同結構的不可拆分的擁有完整功能的單元，如圖6a-圖6b中圈中的部分。
[0049]如圖5所示，圖中，y = 2(nl)。(η為級聯級數)
[0050]實施例子:3級24串均衡設計說明:
[0051]1)計算級聯最小單元y = 2(η 1} = 4 ;
[0052]2)計算級聯的最小單元數量m = 24/4 = 6 ；
[0053]3)使用標準3級構架實現(m-1) *2(n 1} = 5*4 = 20串電池的級聯設計；
[0054]4)使用4個1級均衡實現串數小于等于5的任意電池串均衡冗余設計；
[0055]3級24串均衡使用說明，以實現18串均衡為例:
[0056]1)計算級聯與冗余部分的分配數量:18/y = 18/4 = 4，余數2 ；
[0057]2)使用4個級聯最小結構實現16串電池均衡(4*y = 16)，其余級聯均衡單元禁止工作或不焊接；
[0058]3)使用3個冗余均衡單元將2節電池與級聯部分最高位電池進行均衡，即圖5中Bxl= B 16，其余冗余均衡單元禁止工作或不焊接。
[0059]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【主權項】
1.一種電池組主動均衡級聯系統，其特征是，包括η級級聯均衡部分及冗余均衡電路部分，η級級聯均衡部分與冗余均衡電路部分在外部進行電氣連接，η級級聯均衡部分連接到第ma*y串電池，冗余均衡電路部分也連接到第ma*y串電池，由此實現了兩個部分的電氣連接;ma為級聯均衡單元數量，y是級聯最小單元數量，η為級聯級數； η級級聯均衡部分包含m個級級聯最小單元與m-1個η級均衡單元，η級級聯均衡部分實現m*2(n 1}串電池均衡的標準級聯框架，冗余電路包含2 (n 1}個一級均衡單元。
【專利摘要】本實用新型公開了一種電池組主動均衡級聯系統，包括n級級聯均衡部分及冗余均衡電路部分，n級級聯均衡部分與冗余均衡電路部分在外部進行電氣連接，n級級聯均衡部分連接到第ma*y串電池，冗余均衡電路部分也連接到第ma*y串電池，由此實現了兩個部分的電氣連接；ma為級聯均衡單元數量ma，y是級聯最小單元數量；新型級聯構架較分散式構架有較高的均衡速度，較標準n級級聯結構可兼容最大均衡范圍(m-1)*2(n-1)+2(n-1)內任意串數電池的均衡，具有較大的實用性。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN205029390
【申請號】CN201520794805
【發明人】劉廣擴, 盧劍峰, 陳嵩, 何軍田, 崔忠瑞, 李豹
【申請人】山東魯能智能技術有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月14日