[发明专利]一种电池组电量均衡电路及均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池组电量均衡电路及均衡 方法，适用于串联的充电电池组。

背景技术

在新能源体系中，电池系统是其中不可缺少的重要组成部分，近年来，以 锂电池为动力的电动自行车、混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等以高 能量密度、高重复循环使用次数、重量轻及绿色环保等优势受到人们的关注。 电池使用过程的安全与可靠性控制的关键在于电池管理系统，不仅要保证电池 安全可靠的使用，而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命。一个电池组通 常包括几个相互串联的电池单元，由于每个电池单元在充电状态、阻抗和温度 特性等各方面的差异会造成这些电池单元之间的不平衡。这种不均衡现象使得 整个电池组的容量减小、寿命缩短。因此，在电池组中需要应用电池均衡电路 对其进行调节，以保持电池组的容量，延长电池组的寿命。

针对串联电池可能出现的电量偏高，偏低问题，解决方案有并联电阻分流 法、双向DC-DC均衡法、同轴变压器均衡法等均衡电路，但是这些电路都有变 压器，使得电路成本增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电池组电量均衡 电路，用于保证电池组中的单体在充电和放电过程中不出现过充电和过放电为 目的，从而改善串联电池组不均衡的现象，提高电池组的可用容量，减小串联 电池组的维修和更换周期，延长电池组的使用寿命，降低EV，PHEV及蓄能电站 的成本。

本发明的另一目的在于提供一种电池组电量均衡方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种电池组电量均衡电路，用于均衡N个串联电池构成的电池组的电量， 包括N-1个电池均衡单元电路、分别采集N个电池两端电压的N个电压采样电 路、辅助电源模块、单片机控制模块和驱动模块；其中第K个电池均衡单元电 路第一端口、第二端口、第三端口分别连接第K个电池的正极、第K个电池与 第K+1个电池的连接处、第K+1个电池的负极；第K个电压采样电路、第K+1 个电压采样电路分别采集第K个电池、第K+1个电池两端的电压，并传输至单 片机控制模块，单片机控制模块经过计算后输出相应的驱动信号至驱动模块， 驱动模块输出的驱动信号分别传输至第K个电池均衡单元电路，第K个电池均 衡单元电路控制第K个电池放电、第K+1个电池充电或者第K个电池充电、第 K+1个电池放电，使得第K个电池、第K+1个电池达到电量均衡，其中1≤K≤ N-1。

所述电池均衡单元电路，均包括包括第一开关管、第二开关管、第一二极 管、第二二极管、第一电容、第一电感、第二电感，第一二极管反并联在第一 开关管上，第二二极管反并联在第二开关管上，第一电感的一端与第一电池的 正极相连，第一电感的另一端与第一电容的正极和第一开关管的漏极相连，第 一开关管的源极与第一电池的负极、第二电池的正极相连，第二开关管的源极 与第二电池的正极相连，第二开关管的漏极与第一电容的负极相连，第一电容 的负极同时接第二电感的一端；第二电感的另一端与第二电池的负极相连；第 一电压传感器采样第一电池的端电压Ub1；第二电压传感器采样第二电池的端电 压Ub2。

所述辅助电源模块包括第一整流桥、第三电容、第四电容、第五电容、第 一电阻、第二电阻、用于输出15V直流电压的第一稳压芯片和用于输出5V直流 电压的第二稳压芯片；其中第二整流桥上端、下端分别接输入电源VAC的两端， 左端与第五电容的正极连接，右端与第五电容的负极连接；第三电容的正极端 接第一稳压芯片的输入端，第一稳压芯片的输出端接第二稳压芯片的输入端， 第二稳压芯片的输出端与单片机控制模块和驱动模块的输入端连接；第一稳压 芯片的接地端与第二电阻一端连接，第二电阻的另一端接地；第一电阻的一端 与第二电阻的一端连接，另一端接第一稳压芯片的输出端；第四电容接第二稳 压芯片的输入端，另一端接地；第五电容的正极端接第二稳压芯片的输出端， 另一端接地。

所述驱动模块包括2×(N-1)个结构相同的驱动信号判断电路，每个驱动 信号判断电路均包括第三电阻、第六电容、第一与门、第一驱动隔离电路；单 片机控制模块输出的控制信号连接到第三电阻和第一与门的一个输入端；第三 电阻的另一端接第一与门的另一输入端和第六电容的一端，第六电容的另一端 接地；第一与门的输出接第一驱动隔离电路。