本发明专利技术公开的锂离子电池能量均衡系统，包括产生交替变换矩形脉冲信号的信号驱动单元，比较两片单体锂离子电池之间电压差的电压比较单元，将接收的矩形脉冲信号和电压差转换成单体锂离子电池能量均衡控制信号的控制单元，对单体锂离子电池进行能量均衡的均衡单元，信号驱动单元的输出端和电压比较单元的输出端均与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与均衡单元的输入端相连，均衡单元输出两片单体锂离子电池的电压接入电压比较单元。该锂离子电池能量均衡系统可缩短电池单体均衡时间，并提高电池的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池能量均衡系统，特别是一种电动汽车用动力锂离子电池组的能量均衡系统。
技术介绍
电动汽车引领着汽车技术的发展方向，从20世纪末发展起来的现代电动汽车具有低排放甚至零排放、热辐射低、噪音低且环境友好等特点，是节能、环保和可持续发展的新型交通工具，具有广阔的发展前景。在产业过程中，电动汽车的电池及其管理系统作为主要的动力源部件是其中最为重要的环节之一。为电动汽车提供动力能源的大容量蓄电池常称作动力电池。由于单体电池制造过程中性能的分散性和使用过程中电池组内部环境的非均匀性等原因，随着使用时间的增加，单体电池之间的性能差异将逐渐扩大，若不采取措施将造成某些单体电池过充电，某些单体电池过放电,过充和过放不仅影响电池寿命,损坏电池,而且还可能产生大量的热量引起电池燃烧或爆炸，因此采取电池能量均衡技术来补偿电池性能的差异是非常必要的。现有的锂离子电池均衡是通过有源电荷开关或者电压或电流转换器把能量从一个单元传递到另一个单元，该方法既可以模糊控制也可以数字控制。由于要花费大量的时间用于将电荷从高电压的单元传递到低电压的单元，如果这两个单元在电池组的两端的话，因为电荷将不得不经过每一个单元，从而时间和效率都会降低；也有在单体电池上附加一个均衡电路，该电路起到分流作用，在这种模式下，当某个电池首先满充时，其均衡装置能阻止其过充并将多余的能量转化热能，同时又能对未完成充电的电池继续充电，由于需要大功率损耗电阻，高频电流开关，热量管理设备，这种方法仅适用于经常小电流充电的系统，而且电能转化为热能存在大量的电量浪费。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种有利于缩短电池单体均衡时间，提高电池的使用寿命的锂离子电池能量均衡系统。为达到上述目的，本专利技术的锂离子电池能量均衡系统，包括产生交替变换矩形脉冲信号的信号驱动单元，比较两片单体锂离子电池之间电压差的电压比较单元，将接收的矩形脉冲信号和电压差转换成单体锂离子电池能量均衡控制信号的控制单元，对单体锂离子电池进行能量均衡的均衡单元，信号驱动单元的输出端和电压比较单元的输出端均与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与均衡单元的输入端相连，均衡单元输出两片单体锂离子电池的电压接入电压比较单元。本专利技术的锂离子电池能量均衡系统通过比较两片单体锂离子电池之间电压差值，对所比较的两片单体锂离子电池的电量进行均衡，使锂离子电池组中每片单体锂离子电池的电量达到平衡状态，避免每片单体锂离子电池出现过充电、过放电状态，可延长单体锂离子电池的使用寿命，充分发挥单体锂离子电池的性能，由此提高锂离子电池组的整体水平。由于电压比较单元每次比较的是单体锂离子电池的电压差值的一半，所以本专利技术大大的缩短了电池单体均衡时间，提高了锂离子电池均衡效率； 本专利技术控制单元接收的是信号驱动单元和电压比较单元的信号来控制均衡单元中场效应管的通断，能够让高电压电池的能量经过电路中的过渡电容器转移到低电压电池中，从而达到电池组中每两片单体电池之间的无能耗能量转换。本专利技术可应用于不同电池节数的电池组，电池组中有几节电池，就使用几个电压比较单元，应用范围广，扩展性能好。附图说明图1是锂离子电池能量均衡系统的原理框 图2是信号驱动单元的电路示意 图3是电压比较单元的电路示意 图4是控制单元的电路示意 图5是均衡单元的电路示意图。具体实施例方式 参照图1，本专利技术的锂离子电池能量均衡系统包括产生交替变换矩形脉冲信号的信号驱动单元1，比较两片单体锂离子电池之间电压差的电压比较单元2，将接收的矩形脉冲信号和电压差转换成单体锂离子电池能量均衡控制信号的控制单元3，对单体锂离子电池进行能量均衡的均衡单元4，信号驱动单元I的输出端和电压比较单元2的输出端均与控制单元3的输入端相连，控制单元3的输出端与均衡单元4的输入端相连，均衡单元4输出两片单体锂离子电池的电压接入电压比较单元2。本专利技术中的信号驱动单元为定时器A构成的自激多谐振荡器，如图2所示，定时器A可采用芯片NE55 ，其I脚接地，8脚外接电源VCC，3脚为输出端，2脚低触发端，6脚高触发端，4脚是直接清零端，5脚为控制电压端，7脚为放电端，NE555D的2脚和6脚连在一起接成施密特触发器，放电端7脚经RC积分电路接回到输入端。在电路接通时，由于电容Cl还未充电，经过定时器A内部电路，输出端3端输出高电平，VCC通过电阻Rl和电阻R2对电容Cl充电，电路进入暂稳态(高电平态)。在暂稳态期间，随着电容Cl的充电，经过定时器A内部电路，使得输出端翻转为低电平，电路发生一次翻转，电路进入另一暂稳态(低电平态)。在此期间，随着电容的放电，电路又一次自动发生翻转，如此循环，得到矩形脉冲信号a，此信号a直接进入控制单元，调整电阻R1、电阻R2和电容Cl就可以调整矩形脉冲的时间常数，，由此调整矩形脉冲的宽度。图3所示是电压比较单元电路，主要包括运算放大器B，电压比较器的二个输入端分别连接两片单体锂离子电池BTl、BT2的输出电压，其中一个输入端经电容C3和电阻R5的并联电路与电压比较器B的输出端相连。这里运算放大器可采用LM358PW。图示实例中，把其中一个单体锂离子电池BTl输出电压加在运算放大器B的同相输入端，另一个单体锂离子电池BT2输出电压加在运算放大器B的反向输入端。当同相输入端的单体锂离子电池BTl的电压比反向输入端的单体锂离子电池BT2的电压高时，在运算放大器B的输出端b输出高电平；当同相输入端的单体锂离子电池BTl的电压比反向输入端的单体锂离子电池BT2的电压低时，在运算放大器B的输出端b输出低电平。此输出端b输出的电平与矩形脉冲信号a —起进入控制单元。如图4所示是控制单元的电路，其包括同或逻辑门Pl电路和非逻辑门P2电路，同或逻辑门电路Pl的输出端与非逻辑门电路P2的输入端相连。同或逻辑门Pl的输入端连接驱动单元中定时器A的输出信号a和电压比较单元运算放大器B的输出信号b，当定时器A和运算放大器B的输出端同时输出低电平或高电平时，同或逻辑门Pl输出高电平c，非逻辑门P2输出低电平d ;当定时器A和运算放大器B的输出端任意一个输出低电平时，同或逻辑门Pl输出低电平C,非逻辑门P2输出高电平d。这里同或逻辑门Pl可采用SN74RMD，非逻辑门P2可采用SN74LS00D。均衡单元的电路如图5所示，它包括四个场效应管Ql、Q2、Q3、Q4，第一场效应管Ql和第三场效应管Q3的栅极为与控制单元3相连的一个输入端，第二场效应管Q2和第四场效应管Q4的栅极为与控制单元3相连的另一个输入端，第一场效应管Ql的源极和第二场效应管Q2的源极与过渡电容C4的一端相连，过渡电容C4的另一端与第三场效应管Q3的源极及第四场效应管Q4的源极相连，第一场场效应管Ql的漏极经电阻R7与一片单体锂离子电池BTl的正极相连，第四场效应管Q4的漏极经电阻R8与另一片单体锂离子电池BT2的负极相连，第二场效应管Q2的漏极和第三场效应管Q3的漏极与二片串联的单体锂离子电池BT1、BT2的连接点相连。图示实例中，第一场效应管Ql和第三场效应管Q3的栅极与控制单元3中的同或逻辑门Pl输出端C相连，第二场效应管Q2和第四场效应管Q4的栅极与控制单元3中的非逻辑门P2的输本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池能量均衡系统，其特征在于：包括产生交替变换矩形脉冲信号的信号驱动单元（1），比较两片单体锂离子电池之间电压差的电压比较单元（2），将接收的矩形脉冲信号和电压差转换成单体锂离子电池能量均衡控制信号的控制单元（3），对单体锂离子电池进行能量均衡的均衡单元（4），信号驱动单元（1）的输出端和电压比较单元（2）的输出端均与控制单元（3）的输入端相连，控制单元（3）的输出端与均衡单元（4）的输入端相连，均衡单元（4）输出两片单体锂离子电池的电压接入电压比较单元（2）。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池能量均衡系统，其特征在于:包括产生交替变换矩形脉冲信号的信号驱动单元(1)，比较两片单体锂离子电池之间电压差的电压比较单元(2)，将接收的矩形脉冲信号和电压差转换成单体锂离子电池能量均衡控制信号的控制单元(3)，对单体锂离子电池进行能量均衡的均衡单元(4)，信号驱动单元(I)的输出端和电压比较单元(2)的输出端均与控制单元(3)的输入端相连，控制单元(3)的输出端与均衡单元(4)的输入端相连，均衡单元(4)输出两片单体锂离子电池的电压接入电压比较单元(2)。2.根据权利要求1所述的锂离子电池能量均衡系统，其特征在于:所述的信号驱动单元(I)是芯片NE555D03.根据权利要求1所述的锂离子电池能量均衡系统，其特征在于:所述的电压比较单元(2)包括电压比较器(B)，电压比较器(B)的二个输入端分别连接两片单体锂离子电池(BT1、BT2)的输出电压，其中一个输入端经电容C3和电阻R5的并联电路与电压比较器(B)的输出端相连。4.根据权利要求1所述的锂离子电池能...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄德欢，杨书华，
申请(专利权)人：苏州之侨新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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