电池平衡电路及其操作方法技术

一种电池平衡电路包含交流

【技术实现步骤摘要】
电池平衡电路及其操作方法


[0001]本专利技术涉及一种电池平衡电路及其操作方法，尤其涉及一种主动式电池平衡电路及其操作方法。

技术介绍

[0002]在高能量(高功率)、高电压的储能系统的应用中，通常并非由单一颗电池所能运作，因此为了达到高能量(高功率)、高电压的储能应用，会将多个电池芯(battery cell)包装模块化。如图1所示，其为现有技术的具有多个电池芯的电池模块的立体示意图，每一个电池模块100具有18个电池芯101
‑
10N，以两排的方式设置且串联连接。因此，在储能系统的应用，则可同时通过多组的电池模块100提供并联，以达到高能量(高功率)、高电压的供电应用。
[0003]对于单一颗电池芯101
‑
10N而言，当该电池芯101
‑
10N老化时，则会出现易充饱电、易泄放电的异常现象。以图1所示的单一个电池模块100而言，其具有18个电池芯101
‑
10N，一旦其中有一者提前老化，该老化较严重的电池芯对于其他17个电池芯而言的充、放电影响会在于：充电时，该老化较严重的电池芯的充电电压上升较快，因此对整个电池模块100而言，在持续正常的充电过程，该老化较严重的电池芯会发生过充电的状况(其他的电池芯可能尚未充饱电)，甚至损毁。相反地，放电时，该老化较严重的电池芯的放电电压则下降较快，因此对整个电池模块100而言，在持续正常的放电过程，该老化较严重的电池芯会发生过放电的状况(其他的电池芯可能尚未放完电)，甚至损毁。
[0004]为此，如何设计出一种电池平衡电路及其操作方法，解决现有技术所存在的问题与技术瓶颈，乃为本案专利技术人所研究的重要课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一目的在于提供一种电池平衡电路，解决现有技术的问题。
[0006]为达成前揭目的，本专利技术所提出的电池平衡电路包含交流
‑
直流转换器、多个电池芯、多个开关、隔离型直流
‑
直流转换器、线路开关以及控制单元。交流
‑
直流转换器接收交流电源。多个电池芯串联连接以形成电池链。各开关对应地连接各电池芯。隔离型直流
‑
直流转换器的输入侧并联耦接各开关的输入侧，隔离型直流
‑
直流转换器的输出侧串联耦接电池链。线路开关耦接于交流
‑
直流转换器与隔离型直流
‑
直流转换器、该等开关之间。控制单元提供多个控制信号对应地控制该等开关与线路开关。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种电池平衡电路的操作方法，解决现有技术的问题。
[0008]为达成前揭目的，本专利技术所提出的电池平衡电路的操作方法，所述电池平衡电路包含：多个电池芯，串联连接以形成电池链；多个开关，各开关对应地连接各电池芯；线路开关，耦接于直流电源与该等开关之间。操作方法包含：在该等电池芯充电过程中，当检测任一电池芯的电池电压高于上临界电压时，控制对应该电池芯的开关导通；该电池芯的电能
释放至电池链；在该等电池芯放电过程中，当检测任一电池芯的电池电压低于下临界电压时，控制线路开关导通，并且控制对应该电池芯的开关导通；以及该电池芯从直流电源接收电能。
[0009]通过所提出的电池平衡电路以及电池平衡电路的操作方法，对老化较严重的电池芯通过能量的释放与补充而对电池电压进行调整，即当电池芯因蓄电能力下降造成充电过程电压升高较快时，则将较高电压的电池芯能量传送至电池链，而当电池芯因蓄电能力下降造成放电过程电压下降较快时，则通过交流电源对较低电压的电池芯补充能量，如此，可维持老化较严重的电池芯在整个电池模块正常运作，使得在储能系统的应用中，能够在不需要经常更换电池芯的状况下持续地维持电池模块的运作。直等到年度岁修时再将老化严重的电池芯进行汰换，以提高储能系统应用的经济效益。
[0010]为了能更进一步了解本专利技术为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，相信本专利技术的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制者。
附图说明
[0011]图1：为现有技术的具有多个电池芯的电池模块的立体示意图；
[0012]图2：为本专利技术电池平衡电路的开关单元的第一实施例的电路方块图；
[0013]图3：为本专利技术电池平衡电路的开关单元的第二实施例的电路方块图；
[0014]图4：为本专利技术电池平衡电路的开关单元的第三实施例的电路方块图；
[0015]图5：为本专利技术电池平衡电路较佳实施例的电路方块图；
[0016]图6：为本专利技术电池平衡电路较佳实施例的详细电路方块图；
[0017]图7：为本专利技术电池平衡电路的操作方法的流程图。
[0018]附图标号说明：
[0019]100:电池模块
[0020]101
‑
10N:电池芯
[0021]200:充放电电路
[0022]Cell 1
‑
Cell m:电池芯
[0023]S
1A
‑
S
mB
:开关单元
[0024]S1‑
S
m+1
:开关单元
[0025]Sa:开关组
[0026]300:交流
‑
直流转换器
[0027]301:交流
‑
直流转换电路
[0028]400:隔离型直流
‑
直流转换器
[0029]500:控制单元
[0030]501:电池充电控制单元
[0031]502:控制器
[0032]Cell 1
‑
Cell 6:电池芯
[0033]RL1
‑
RL6:开关单元
[0034]S
C
:线路开关
1的正极连接一开关单元S1，而最后一个电池芯Cell m的负极连接一开关单元S
m+1
，并且居中的电池芯Cell 2
‑
Cell m
‑
1的正极与负极共接端连接一开关单元S2‑
S
m
，再者通过4个开关单元(容后详述)所组成的开关组Sa以实现电池芯Cell 1
‑
Cell m的充、放电操作，因此开关单元的总数量为电池芯数量加5。因此若电池芯Cell 1
‑
Cell m的数量为18，则开关单元的数量为23。
[0051]请参见图4所示，其为本专利技术电池平衡电路的开关单元的第三实施例的电路方块图。相较于前揭图2与图3的实施例，图4所示的开关单元以继电器RL1
‑
RL6所实现(以电池链L
CELL
具6个电池芯为例)，换言之，通过对继电器RL1
‑
RL6的激磁控制，以实现开关导通与关断的效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池平衡电路，包含：交流
‑
直流转换器，接收交流电源且转换所述交流电源为直流电源；多个电池芯，串联连接以形成电池链；多个开关，各所述开关对应地连接各所述电池芯；隔离型直流
‑
直流转换器，所述隔离型直流
‑
直流转换器的输入侧并联耦接各所述开关的输入侧，所述隔离型直流
‑
直流转换器的输出侧串联耦接所述电池链；线路开关，耦接于所述交流
‑
直流转换器与所述隔离型直流
‑
直流转换器、所述多个开关之间；及控制单元，提供多个控制信号对应地控制所述多个开关与所述线路开关。2.根据权利要求1所述的电池平衡电路，其中所述控制单元检测任一电池芯的电池电压高于上临界电压时，所述控制单元控制对应所述电池芯的所述开关导通，使所述电池芯的电能通过所述隔离型直流
‑
直流转换器释放至所述电池链。3.根据权利要求1所述的电池平衡电路，其中所述控制单元检测任一电池芯的所述电池电压低于下临界电压时，所述控制单元控制所述线路开关导通，并且控制对应所述电池芯的所述开关导通，使所述电池芯从所述交流电源接收电能。4.根据权利要求1所述的电池平衡电路，其中所述多个开关为电磁继电器；各所述开关的正极第一端连接所述直流电源的正极，各所述开关的负极第一端连接所述直流电源的负极；各所述开关的正极第二端对应连接所述电池芯的正极，各所述开关的负极第二端连接所述电池芯的负极。5.根据权利要求1所述的电池平衡电路，其中所述多个开关包含多个开关单元；各所述电池芯的正极分别连接一个开关单元的一端，所述多个开关单元的另一端则共接且连接所述直流电源的正极；各所述电池芯的负极分别连接一个开关单元的一端，所述多个开关单元的另一端则共接且连接所述直流电源的负极。6.根据权利要求1所述的电池平衡电路，其中所述多个开关包含多个开关单元与开关组；所述多个电池芯的第一个的正极连接一个开关单元的一端，所述多个电池芯的最后一个的负极连接一个开关单元的一端，且居中的所述多个电池芯的正极与负极共接端各连接一个开关单元的一端；所述开关组包含多个切换开关单元；其中所述多个开关单元的另一端对应地连接所述多个切换开关单元，使得所述多个电池芯的正极对应连接所述直流电源的正极，所述多个电池芯的负极对应连接所述直流电源的负极。7.根据权利要求1所述的电池平衡电路，其中所述交流
‑
直流转换器包含交流
‑
直流转换电路与非隔离型直流
‑
直流转换电路。8.根据权利要求7所述的电池平衡电路，其中所述非隔离型直流
‑
直流转换电路为降压转换电路，包含两开关以及电感。9.根据权利要求1所述的电池平衡电路，其中所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣华，王宏彰，艾祖华，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：