[发明专利]一种锂电池电感式均衡电路

说明书

本发明公开了一种锂电池电感式均衡电路，属于防爆电气安全技术领域。电路由均衡主电路、均衡控制电路、电感保护电路和线路开路保护电路组成。所述均衡主电路由第二锂电池、第一锂电池、第一限流电阻、第一晶体管、第二晶体管、第二限流电阻依次串联构成回路；两个锂电池的公共端与两个晶体管的公共端之间并接电感；锂电池和限流电阻串联反并联二极管。所述均衡控制电路采用公知的PWM控制电路。电感保护电路由并联在电感两端的第一双向稳压管和第二双向稳压管组成。线路开路保护电路是在六条线路上的端点之间正反并联二极管。本发明在实现锂电池均衡功能基础上，同时实现本质安全功能，并且保护功能齐全，保护形式简单。

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种锂电池电感式均衡电路。

背景技术

目前锂电池被广泛应用于电动汽车、智能仪表等领域。因为涉及多个锂电池的串联而存在电池均衡问题。锂电池均衡技术目前采用多种方法，包括耗散均衡法、电感式均衡法、飞跨电容法、多绕组变压器平衡法、DC-DC变换器平衡法、专用集成电路平衡法等。上述均衡方法各有各的优缺点，并在不同的场合被合理采用。其中电感式均衡法具有能量损耗小、双向均衡、可以不间断地进行电能均衡的优点，同时存在能量只能在相邻单元之间进行转移的缺点。但 对于能量限制场合，例如爆炸性气体环境，由于锂电池容量一般设计较小，仅需少量锂电池的串联，其中就包括两组锂电池的串联，因此该场合的锂电池均衡就适合使用电感式均衡电路。原有电感式均衡典型电路不能直接应用于爆炸性气体环境，需要进行本质安全电路设计，以满足防爆要求。因此需要设计适合爆炸性环境应用的一种锂电池电感式均衡电路。

发明内容

为了解决爆炸性气体环境锂电池电感式均衡的适用性问题，本发明提供一种锂电池电感式均衡电路，其技术方案是，所述锂电池电感式均衡电路由均衡主电路、均衡控制电路、电感保护电路和线路开路保护电路四部分组成。

所述均衡主电路由第二锂电池、第一锂电池、第一限流电阻、第一晶体管、第二晶体管、第二限流电阻依次串联构成回路。电感一端与第一锂电池、第二锂电池的公共端电连接，电感另一端与第一晶体管、第二晶体管的公共端电连接。第一晶体管反并联第三二极管作为续流二极管；第二晶体管反并联第四二极管作为续流二极管。第一锂电池和第一限流电阻串联后的两端并联第一二极管，并且第一二极管的阳极接在第一锂电池的负极端；第二锂电池和第二限流电阻串联后的两端并联第二二极管，并且第二二极管的阴极接在第二锂电池的正极端。限流电阻的作用是限制锂电池出现的短路电流，反并联二极管的作用是当本锂电池开路时另一锂电池继续供电并通过该二极管构成通路。

均衡控制电路采用公知的PWM控制电路，控制第一晶体管和第二晶体管的导通与截止。

电感保护电路由并联在电感两端的第一双向稳压管和第二双向稳压管组成，并构成双重保护。采用稳压管而不采用二极管的原因是需要躲过锂电池均衡时电感两端的正常电压。两个稳压管的稳压值略大于锂电池均衡所对应的电感电压设计最大值，优选1.15倍。电感保护电路的作用是线路出现开路电弧时能有效抑制电感的剩余能量并灭弧。

线路开路保护电路是在第一线路、第二线路、第三线路、第四线路、第五线路、第六线路上的端点之间正反并联二极管。所述第一线路指电连接第一锂电池负极端、第二锂电池正极端和电感一端的线路；所述第二线路指电连接第一晶体管发射极端、第二晶体管集电极端和电感一端的线路；所述第三线路是指电连接第一锂电池正极端和第一限流电阻一端的线路；所述第四线路是指电连接第二锂电池负极端和第二限流电阻一端的线路；所述第五线路是指电连接第一二极管阴极端和第一晶体管集电极端的线路；所述第六线路是指电连接第二二极管阳极端和第二晶体管发射极端的线路。不失一般性，所述第一线路所对应三个端点之间分别正反并联二极管；所述第二线路与第一线路情况相同；所述第三线路所对应的两个端点之间分别正反并联二极管；所述第四线路、第五线路和第六线路情况与第三线路情况相同。当上述线路出现开路产生开路电弧时，均能通过二极管来钳位电弧电压，同时通过双向稳压管消耗电感储能。