本申請(qǐng)涉及一種蓄電裝置均衡系統(tǒng)，具體地涉及一種蓄電裝置雙向均衡系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
目前，從國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來(lái)看，根據(jù)均衡電路所選用的儲(chǔ)能或耗能元件的不同，鋰離子電池均衡器從本質(zhì)上來(lái)講主要分為電阻式均衡器、電容式均衡器、電感式均衡器和變壓器式均衡器。其中，電容式均衡器和電感式均衡器是通過(guò)單體電池的電壓差進(jìn)行均衡，但由于單體電池間的電壓差很小，再加上開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通壓降，因此均衡能量很難轉(zhuǎn)移，甚至無(wú)法轉(zhuǎn)移。且一般電容式和電感式均衡器的均衡電路比較復(fù)雜，參數(shù)選取比較困難，電源系統(tǒng)配置不同時(shí)，需要詳細(xì)的設(shè)計(jì)并驗(yàn)證電路參數(shù)，延長(zhǎng)研制周期。變壓器式均衡器的缺點(diǎn)是變壓器體積大、重量重，除了開(kāi)關(guān)損耗，還要考慮變壓器損耗，同均衡電流的可控性差。同時(shí)，變壓器漏感導(dǎo)致的電壓不平衡使得系統(tǒng)控制不能很好的補(bǔ)償。
電阻均衡器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效果顯著和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)式電阻均衡器一般為單向性均衡，只能將單個(gè)高電壓電池的能量耗散，并且每個(gè)電池兩端并聯(lián)可由開(kāi)關(guān)器件控制的電阻，存在均衡電流小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電阻散熱困難等問(wèn)題，同時(shí)對(duì)于低于平均電壓的電池則無(wú)法實(shí)現(xiàn)均衡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明以電阻式均衡器為基礎(chǔ)結(jié)合鋰電池充電控制模塊和DC/DC變換器，具有被均衡單體電池的可選性和均衡能量的雙向性，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中只能單向均衡的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)蓄電裝置雙向均衡，且能夠在充電均衡中實(shí)現(xiàn)從電池模組自身取電或者外部低壓電源。
本發(fā)明具體為：一種蓄電裝置雙向均衡系統(tǒng)，包括：
電池模組，其由多個(gè)電池單體串聯(lián)，且由電源供電；
DC/DC模塊；
其特征在于：
電池單體通過(guò)第一隔離開(kāi)關(guān)和第二隔離開(kāi)關(guān)與負(fù)載相連；
所述第一隔離開(kāi)關(guān)，選擇需要均衡的電池單體與第二隔離開(kāi)關(guān)相連；
所述第二隔離開(kāi)關(guān)，選擇第一隔離開(kāi)關(guān)與DC/DC模塊和負(fù)載之一相連；
第三隔離開(kāi)關(guān)，DC/DC模塊通過(guò)第三隔離開(kāi)關(guān)選擇與電池模組或者低壓電源之一連接；
還包括集成芯片，與第一隔離開(kāi)關(guān)的控制端、第二隔離開(kāi)關(guān)的控制端或第三隔離開(kāi)關(guān)的控制端相連；集成芯片按照均衡策略控制第一隔離開(kāi)關(guān)、第二隔離開(kāi)關(guān)或第三隔離開(kāi)關(guān)的選擇狀態(tài)；
所述電源為低壓電源。
更進(jìn)一步的，還包括充電控制模塊，其設(shè)置在DC/DC模塊和第二隔離開(kāi)關(guān)之間，充電控制模塊采用恒流工作模式，具有1A、3A和5A擋位電流值。
更進(jìn)一步的，集成芯片與充電控制模塊信號(hào)輸入端信號(hào)相連，控制充電控制模塊選擇相應(yīng)擋位。
更進(jìn)一步的，所述低壓電壓范圍9～48V。
更進(jìn)一步的，所述低壓電源電壓為24V。
更進(jìn)一步的，所述集成芯片與檢測(cè)電池模組電壓、溫度和回路中電流的傳感器相連，所述集成芯片包括計(jì)算電池模組中單體SOC的計(jì)算部。
本發(fā)明的蓄電裝置雙向均衡系統(tǒng)的方法為：
當(dāng)電池模組放電結(jié)束時(shí)，控制第三隔離開(kāi)關(guān)使低壓電源和DC/DC模塊連接，均衡系統(tǒng)工作在低壓電源取電模式；
當(dāng)電池模組在充電后期時(shí)，控制第三隔離開(kāi)關(guān)使電池模組和DC/DC模塊連接，均衡系統(tǒng)工作在自身取電模式；
當(dāng)電池模組不需要充電均衡，控制DC/DC模塊停止工作，同時(shí)切斷上述兩種取電模式。
更進(jìn)一步的，所述第二隔離開(kāi)關(guān)選擇第一隔離開(kāi)關(guān)與DC/DC模塊相連，則所述均衡系統(tǒng)為充電均衡狀態(tài)。
所述第二隔離開(kāi)關(guān)選擇第一隔離開(kāi)關(guān)與負(fù)載相連，則所述均衡系統(tǒng)為放電均衡狀態(tài)；
更進(jìn)一步的，集成芯片檢測(cè)電池模組電壓、溫度和回路中電流，計(jì)算電池模組中單體SOC，并以單體電池電壓一致性為均衡第一判據(jù)，以確保電池模組能正常充電；當(dāng)達(dá)到第一判據(jù)，結(jié)合電池溫度和SOC作為均衡的第二判據(jù)，對(duì)電池模組繼續(xù)均衡。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明包含電池模組、第一隔離開(kāi)關(guān)、第二隔離開(kāi)關(guān)、第三隔離開(kāi)關(guān)、低壓電源、DC/DC模塊、充電控制模塊、集成芯片和負(fù)載，負(fù)載是能耗電阻。通過(guò)上述三組隔離開(kāi)關(guān)、DC/DC模塊、充電控制模塊、集成芯片、能耗電阻實(shí)現(xiàn)電池模組主被動(dòng)均衡。當(dāng)集成芯片檢測(cè)電池模組某單體電池電壓或者SOC過(guò)高時(shí)，集成芯片控制第二隔離開(kāi)關(guān)切換為放電模式，并控制第一隔離開(kāi)關(guān)、第二隔離開(kāi)關(guān)、該電壓?jiǎn)误w與能耗電阻形成回路，實(shí)現(xiàn)放電；當(dāng)集成芯片檢測(cè)電池模組中某單體電壓或者SOC過(guò)低時(shí)，控制第二隔離開(kāi)關(guān)切換為充電模式，控制第三隔離開(kāi)關(guān)有選擇地從電池模組或外部低壓電壓取電，由DC/DC模塊實(shí)現(xiàn)電壓隔離、經(jīng)充電控制模塊產(chǎn)生恒定電流，控制電池單體與第二隔離開(kāi)關(guān)連接，實(shí)現(xiàn)充電。均衡電路原理具體如圖1所示。
電池模組充電均衡可以有選擇地從電池模組自身取電，或者外部低壓電源或者同時(shí)切斷上述兩種供電模式。其選擇方法：當(dāng)電池模組放電結(jié)束時(shí)需要均衡時(shí)，此時(shí)電池模組SOC較低，電池模組中單體電池電壓普遍都低，此時(shí)由集成芯片控制第三隔離開(kāi)關(guān)工作在外部取電模式；當(dāng)電池模組在充電后期時(shí)，電池模組中單體電池電壓普遍都較高，此時(shí)由專(zhuān)用集成芯片控制第三隔離開(kāi)關(guān)工作在自身取電模式；當(dāng)電池模組不需要充電均衡，則由集成芯片同時(shí)切斷上述兩種供電模式，此時(shí)DC/DC模塊和充電控制模塊不工作，節(jié)省能耗。
DC/DC模塊采用電壓隔離，實(shí)現(xiàn)電池模組中任意單體均衡充電通過(guò)電池模組自身取電或者外部低壓取電，同時(shí)其模塊輸入電壓范圍同時(shí)滿(mǎn)足電池模組、外部低壓供電電壓范圍要求，優(yōu)選取9～48V，其輸出為穩(wěn)定的電壓，優(yōu)選為24V；
充電控制模塊優(yōu)選采用恒流工作模式，電流優(yōu)選為5A，可以設(shè)定不同擋位電流值，優(yōu)選為1A、3A和5A，并由集成芯片根據(jù)均衡策略選擇相應(yīng)擋位。
第二隔離開(kāi)關(guān)具有2種接通狀態(tài)，即充電均衡狀態(tài)或者放電均衡狀態(tài)，其中充電均衡狀態(tài)接通充電控制模塊，放電均衡狀態(tài)接通電阻，并由集成芯片根據(jù)電池均衡策略控制其接通工作狀態(tài)。
第一隔離開(kāi)關(guān)用于選擇需要均衡的電池單體與第二隔離開(kāi)關(guān)相連，并由集成芯片按照均衡策略選定需要均衡的電池單體；
集成芯片檢測(cè)電池模組電壓、溫度和回路中電流，得到電池模組中單體SOC，并以單體電池電壓一致性為均衡第一判據(jù)，以確保電池模組能正常充電；當(dāng)達(dá)到第一判據(jù)，結(jié)合電池溫度和SOC作為均衡的第二判據(jù)，對(duì)電池模組繼續(xù)均衡，以達(dá)到提高電池使用壽命的目的。