一种电池组主动均衡级联系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种新型电池组主动均衡级联冗余均衡电路部分。
【背景技术】
[0002]电池在使用过程中存在不均衡的问题，其对电池使用寿命有较大影响。
[0003]为解决电池不均衡问题，高校和企业开始研发均衡产品。均衡产品分为被动均衡和主动均衡两类。
[0004]如图1所示，被动均衡:能耗式均衡方案，在每个电池上并联一个电阻进行分流，将容量多的电池中的能力消耗掉，使电池电压均衡。这种方案仅在充电末期开始动作，且均衡电流仅有500mA，均衡效果受动作时间和充电电流限制。
[0005]如图2所示，主动均衡:无损式方案，将能量高的电池的能量转移到能量低的电池(即分散式主动均衡)，或使用整组能量补充到单体最低的电池(即集中式主动均衡)。主动均衡工作于电池充电、放电整个过程，最大均衡电流一般为5A左右。
[0006]如图3所示，对于分散式主动均衡，均衡的速度不仅受到均衡电流大小的影响，也受到电池串数的影响。比如电池串数为24，B1电池容量最大，B24容量最小，能量需要从B1传递到B2，B2传递到B3，逐节传递最终到B24。
[0007]为提高均衡速度，出现了多级级联式均衡方案。如图4所示，为2级级联式均衡示意图。
[0008]级联式均衡方案可将均衡速度提高，但是，标准的η级级联框架决定了其最小单元为2(η 1}的电池串，可均衡数量为m*2 (n 1}的电池串。(注:m为大于2的整数)。
[0009]存在的缺点是:n级级联框架缺乏灵活性，当电池串数不等于m*2(n 1}时，标准的η级级联框架不能满足要求。
[0010]比如，含有3级均衡最多可实现24串电池均衡的均衡产品定型后，其可兼容的串数为2、4、8、12、16、20、24，其他串数并不兼容。
【实用新型内容】
[0011]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种新型电池组主动均衡级联系统及均衡方法，提出新型级联均衡构架，在η级级联框架基础上增加冗余设计。
[0012]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0013]一种电池组主动均衡级联系统，包括η级级联均衡部分及冗余均衡电路部分，η级级联均衡部分与冗余均衡电路部分在外部进行电气连接，η级级联均衡部分连接到第ma*y节电池，冗余均衡电路部分也连接到第ma*y节电池，由此实现了两个部分的电气连接；ma为级联均衡单元数量，y是级联最小单元数量；
[0014]η级级联均衡部分包含m个级联最小单元与m_l个η级均衡单元，η级级联均衡部分实现m*2(n 1}串电池均衡的标准级联框架，冗余电路包含2 (n 1}个一级均衡单元。
[0015]一种电池组主动均衡级联系统的均衡方法，具体包含以下步骤:
[0016]步骤一:根据实际电池串数S确定需要使用的η级级联均衡部分的均衡单元数量ma与冗余均衡电路部分的均衡单元的数量X a:
[0017]步骤二:使用级联均衡电路的前ma*y均衡单元实现ma*y串电池的均衡；
[0018]步骤三:将冗余均衡电路部分的第1节电池连接到级联均衡电路的最后一节电池即第ma*y节，将剩下的级联均衡电路^节电池依次连接到冗余均衡电路部分的其余节电池上。
[0019]所述步骤一中，需要使用的级联均衡单元数量ma:ma=S/y，ma取商的整数部分；冗余的均衡单元的数量xa:x a= s/y, x a取商的余数；
[0020]即 S = ma*y+xa;
[0021]其中，ma*y为级联均衡的部分的级联均衡单元的数量，\为冗余的均衡单元的个数量；y为级联最小单元。
[0022]所述步骤一中，在确定需要使用的η级级联均衡部分的均衡单元数量1与冗余均衡电路部分的均衡单元的数量xa之前需要制作电池组主动均衡级联电路。
[0023]所述制作电池组主动均衡级联系统，具体包含以下步骤:
[0024]步骤1:确定最大电池组串数h，确定级联级数η ;
[0025]步骤2:计算级联最小单元y = 2(n 1}；
[0026]步骤3:计算级联最小单元数量m = h/y ;
[0027]步骤4:使用标准级联构架实现(m-1) *y串电池的均衡；
[0028]步骤5:使用y个一级均衡实现冗余y+Ι串电池的均衡。
[0029]所述步骤1中，确定最大电池组串数h，确定级联级数η时，满足:2(n+2)>h>2(n+1)，实现使得均衡速度较快且避免均衡级数过多。
[0030]不在内部连接的原因是:外部连接具有灵活性，根据电池串数连接。如果内部连接，产品最多可实现24串，那么就只能实现部分串数，不兼容所有串数了(比如7/9/10/11/13等)。如果要实现9串均衡，那么就需要再做一款产品了(原理一样，参数不一样的产品)。
[0031]本实用新型的有益效果:
[0032]1、本实用新型冗余电路与η级级联均衡部分在产品内部没有电气联系，通过外部接线进行电气联系。
[0033]η级级联均衡部分连接到第ma*y串电池，冗余均衡电路部分也连接到第ma*y串电池，由此实现了两个部分的电气连接。
[0034]2、本实用新型冗余部分可实现数量彡2(n 1}+1的任意电池串均衡，最简单的方案是使用一级均衡实现。
[0035]3、本实用新型的新型级联构架较分散式构架有较高的均衡速度，较标准η级级联结构可兼容最大均衡范围1}+2(n 1}内任意串数电池的均衡，具有较大的实用性。
[0036](m-l)*2(n 1}是η级级联负责均衡的电池串数量，2 (n 1}是冗余部分负责均衡的电池串数量。
【附图说明】
[0037]图1被动均衡；
[0038]图2主动均衡；
[0039]图3分散式主动均衡示意图；
[0040]图4是2级级联式均衡示意图；
[0041]图5本申请的新型级联构架示意图；
[0042]图6a 2级级联均衡级联最小单元示意图；
[0043]图6b 3级级联均衡级联最小单元示意图。
【具体实施方式】
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[0044]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0045]现有的专利申请号:201410709182.X，专利名称是:电池组主动均衡级联结构，其中:本实施例当Μ乒2N时，所述电池组串上的同级均衡模块之间设有交错连接的均衡模块
2。提到了一种实现Μ#2(η1)的实现方法。上述专利公开的内容与本申请的使用1级均衡不同，且本申请的专利主要的是冗余部分与级联部分在产品内部没有接线这个思路。按照现有专利的方法，不同串数可以实现，但是不同串数会是不同的产品。按照本申请的方案，所有串数都是1个产品关键还是在冗余部分与级联部分在产品内部没有接线这个思路。
[0046]本申请中，η级级联均衡部分实现m*2(n 1}串电池均衡的标准级联框架，冗余电路实现η级级联均衡部分不兼容电池数数量的均衡并将其与η级级联均衡部分进行均衡。
[0047]如图5所示，根据不同电池节数调整均衡系统外部接线实现电池均衡。级联部分和冗余部分在产品内部是没有电气连接的，但是外部接线时，Bxl就是B2a，级联部分连接到了 B2a，冗余部分也连接到了 B2a，那么两个部分在外部就联系起来了。
[0048]级联最小单元，级联均衡中均有相同结构的不可拆分的拥有完整功能的单元，如图6a-图6b中圈中的部分。
[0049]如图5所示，图中，y = 2(nl)。(η为级联级数)
[0050]实施例子:3级24串均衡设计说明:
[0051]1)计算级联最小单元y = 2(η 1} = 4 ;
[0052]2)计算级联的最小单元数量m = 24/4 = 6 ；
[0053]3)使用标准3级构架实现(m-1) *2(n 1} = 5*4 = 20串电池的级联设计；
[0054]4)使用4个1级均衡实现串数小于等于5的任意电池串均衡冗余设计；
[0055]3级24串均衡使用说明，以实现18串均衡为例:
[0056]1)计算级联与冗余部分的分配数量:18/y = 18/4 = 4，余数2 ；
[0057]2)使用4个级联最小结构实现16串电池均衡(4*y = 16)，其余级联均衡单元禁止工作或不焊接；
[0058]3)使用3个冗余均衡单元将2节电池与级联部分最高位电池进行均衡，即图5中Bxl= B 16，其余冗余均衡单元禁止工作或不焊接。
[0059]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
1.一种电池组主动均衡级联系统，其特征是，包括η级级联均衡部分及冗余均衡电路部分，η级级联均衡部分与冗余均衡电路部分在外部进行电气连接，η级级联均衡部分连接到第ma*y串电池，冗余均衡电路部分也连接到第ma*y串电池，由此实现了两个部分的电气连接;ma为级联均衡单元数量，y是级联最小单元数量，η为级联级数； η级级联均衡部分包含m个级级联最小单元与m-1个η级均衡单元，η级级联均衡部分实现m*2(n 1}串电池均衡的标准级联框架，冗余电路包含2 (n 1}个一级均衡单元。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电池组主动均衡级联系统，包括n级级联均衡部分及冗余均衡电路部分，n级级联均衡部分与冗余均衡电路部分在外部进行电气连接，n级级联均衡部分连接到第ma*y串电池，冗余均衡电路部分也连接到第ma*y串电池，由此实现了两个部分的电气连接；ma为级联均衡单元数量ma，y是级联最小单元数量；新型级联构架较分散式构架有较高的均衡速度，较标准n级级联结构可兼容最大均衡范围(m-1)*2(n-1)+2(n-1)内任意串数电池的均衡，具有较大的实用性。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN205029390
【申请号】CN201520794805
【发明人】刘广扩, 卢剑峰, 陈嵩, 何军田, 崔忠瑞, 李豹
【申请人】山东鲁能智能技术有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月14日