一种电池组主动均衡电路制造技术

一种电池组主动均衡电路，所述电路包括均衡控制单元和电容器，所述均衡控制单元与电池单元一一对应并联连接；其中，每个所述均衡控制单元包括第一开关元件、第二开关元件和一电感器，所述第一开关元件和所述第二开关元件串联后与对应的所述电池单元并联，所述第一开关元件和所述第二开关元件交替开闭；所述电感器的第一端接所述第一开关元件和所述第二开关元件的串联节点；每个所述电容器分别连接在两个相邻的所述均衡控制单元上的电感器的第二端之间，不需要巡检单元电池的电压，不限制电池组串联的数量，没有瞬间大电流，在一个PWM周期内即可完成能量的转移，串联的电容器组具有并行电压均衡的特点，提高了均衡的速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池管理技术，特别是涉及一种电池组主动均衡电路。
技术介绍
目前蓄电池在UPS、EPS、新能源及电动汽车等领域获得越来越广泛的应用。但蓄电池单体电压低、容量小，为了满足高压大容量的应用要求，一般将蓄电池单体串并联使用。由于蓄电池单体自身制作工艺等原因，不同单体之间诸如电解液密度、电极等效电阻等都存在着差异，这些差异都可能会导致在使用过程中电池单元充电与放电速率的不同。当它们串联在一起组成电池组时，就有可能在充电时有部分电池提前充满电，而放电时部分电池提前放完电的情况出现。如果不进行均衡的话，就使得电池的实际容量与标定容量有差别。日积月累，可能会明显地减低整个电池组的表现。长时间的不均衡会导致整个蓄电池组寿命缩短，严重影响整个系统的正常工作。目前基于电感作为能量转移载体的主动式电压均衡方案，利用电感平衡相邻两节串联电池的电压。利用一个具有极性反转的同步整流型BUCK-BOOST电路进行电压均衡，由于同步整流的原因，其电感必然工作于电感电流连续模式(CCM)。基于电压均衡的要求，其开关管必然具有同样的导通时间，即驱动是互补且对称的。这样，在电池电压已经均衡的情况下，若均衡电路继续工作，非但没有实质的节能效果，而且由于电池处于不断的充电-放电过程，线路的阻抗会带来额外的损耗。若要让均衡电路在此时停止工作，必然需要增加电池组单体电压的检测功能实施条件判断，这样又导致线路复杂。在电池电压不均衡的情况下，电池电压有差异。假设电池容量较大，内阻很小。由于每个开关管的导通时间一样，而作用在电感两端的电压却有差异，必然导致电感伏秒 不平衡。长此，电感趋向饱和，均衡电路失效。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种电池组主动均衡电路，旨在解决目前的主动式电压均衡方案会带来额外的损耗、线路复杂的问题。本技术提供了一种电池组主动均衡电路，用于控制串联电池组中各个电池单元之间的电压均衡，所述电路包括与所述电池单元数量相同的均衡控制单元和比所述电池单元数量少一个的电容器，所述均衡控制单元与所述电池单元一一对应并联连接；其中，每个所述均衡控制单元包括第一开关元件、第二开关元件和一电感器，所述第一开关元件和所述第二开关元件串联后与对应的所述电池单元并联，所述第一开关元件和所述第二开关元件交替开闭；所述电感器的第一端接所述第一开关元件和所述第二开关元件的串联节点；每个所述电容器分别连接在两个相邻的所述均衡控制单元上的电感器的第二端之间。优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件为光耦继电器；所述第一开关元件的原边输入端和所述第二开关元件的原边输入端接直流电源；所述第一开关元件的原边输出端和所述第二开关元件的原边输出端分别接入占空比为50％的互补驱动信号；所述第一开关元件的副边输入端接所述电池单元的正极，所述第一开关元件的副边输出端接所述第二开关元件的副边输入端，所述第二开关元件的副边输出端接所述电池单元的负极。优选地，还包括驱动单元，所述驱动单元接入控制信号，分别向第一开关元件和所述第二开关元件输出驱动信号，以控制所述第一开关元件和所述第二开关元件交替开闭。优选地，所述驱动单元的数量与所述电池单元数量相同。优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件为功率开关管，所述第一开关元件和所述第二开关元件分别接入占空比为50％的PWM互补驱动信号。优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件同为N型MOSFET，或同为P型MOSFET。优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件其中一个为N型MOSFET，另一个为P型MOSFET。优选地，所述驱动单元包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一电阻、第二电阻及双通道驱动电路，其中：所述第一光电耦合器和所述第二光电耦合器的原边输入端接直流电源，所述第一光电耦合器和所述第二光电耦合器的原边输出端分别接所述控制信号；所述第一光电耦合器的副边输入端接所述直流电源正极，所述第一光电耦合器的副边输出端接所述双通道驱动电路的第二输入端，且通过所述第一电阻接所述直流电源负极；所述第二光电耦合器的副边输入端接所述双通道驱动电路的第一输入端，且通过所述第二电阻接所述直流电源正极，所述第二光电耦合器的副边输出端接所述直流电源负极；所述双通道驱动电路的第一输出端和第二输出端分别接所述第一开关元件和所述第二开关元件。优选地，所述第一开关元件和第二开关元件具有体二极管，或分别并联一续流二极管。上述的电池组主动均衡电路不需要巡检单元电池的电压，不限制电池组串联的数量，没有瞬间大电流，在一个PWM周期内即可完成能量的转移，串联的电容器组具有并行电压均衡的特点，提高了均衡的速度。附图说明图1为本技术较佳实施例中电池组主动均衡电路多电池的结构示意图；图2为本技术较佳实施例中电池组主动均衡电路两电池的结构示意图；图3为本技术较佳实施例中两电池的电压均衡过程；图4为图2所示电池组主动均衡电路中利用光耦继电器作为开关元件的电路原理图；图5为图2所示电池组主动均衡电路中利用光耦继电器作为开关元件的电路原理图；图6为图2所示电池组主动均衡电路中利用N型MOSFET作为开关元件的电路原理图；图7为图2所示电池组主动均衡电路中利用N型和P型MOSFET作为开关元件的电路原理图；图8为图6和7所示驱动单元的电路原理图；图9为图8所示双通道驱动电路较佳实施例中的三极管驱动电路原理图。具体实施方式为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1，本技术较佳实施例中电池组主动均衡电路用于控制串联电池组10中各个电池单元BT1-BTn的之间的电压均衡，电路包括与电池单元BT1-BTn数量相同的均衡控制单元20和比电池单元BT1-BTn数量少一个的电容器(C1-Cn-1)，均衡控制单元20与电池单元BT1-BTn一一对应并联连接。每个均衡控制单元20包括第一开关元件(S1，S3，…，S2n-1)、第二开关元件(S2，S4，…，S2n)和一电感器(L1-Ln)，第一开关元件(S1，S3，…，S2n-1)和第二开关元件(S2，S4，…，S2n)串联后与对应的电池单元BT1-BTn并联，第一开关元件(S1，S3，…，S2n-1)和第二开关元件(S2，S4，…，S2n)交替开闭；电感器(L1-Ln)的第一端接第一开关元件(S1，S3，…，S2n-1)和第二开关元件(S2，S4，…，S2n)的串联节点；每个电容器(C1-Cn-1)分别连接在两个相邻的均衡控制单元20上的电感器(L1-Ln)的第二端之间。更具体地，第一开关元件(S1，S3，…，S2n-1)和第二开关元件(S2， S4，…，S2n)在PWM驱动信号下控制，实现一个开关周期内交替开闭，即分别驱动第一开关元件(S1，S3，…，S2n-1)和第二开关元件(S2，S4，…，S2n)的驱动信号PWMA和PWMB是两个占空比为50％(有死区时间)的互补驱动信号，频率可以根据实际情况调整。在一个实施例中，PWMA为高电平时，第一开关元件(S1，S3，…，S2n-1)全部导通；PWMA为低电平时，第一开关元件(S1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组主动均衡电路，用于控制串联电池组中各个电池单元之间的电压均衡，其特征在于，所述电路包括与所述电池单元数量相同的均衡控制单元和比所述电池单元数量少一个的电容器，所述均衡控制单元与所述电池单元一一对应并联连接；其中，每个所述均衡控制单元包括第一开关元件、第二开关元件和一电感器，所述第一开关元件和所述第二开关元件串联后与对应的所述电池单元并联，所述第一开关元件和所述第二开关元件交替开闭；所述电感器的第一端接所述第一开关元件和所述第二开关元件的串联节点；每个所述电容器分别连接在两个相邻的所述均衡控制单元上的电感器的第二端之间。

【技术特征摘要】
1.一种电池组主动均衡电路，用于控制串联电池组中各个电池单元之间的电压均衡，其特征在于，所述电路包括与所述电池单元数量相同的均衡控制单元和比所述电池单元数量少一个的电容器，所述均衡控制单元与所述电池单元一一对应并联连接；其中，每个所述均衡控制单元包括第一开关元件、第二开关元件和一电感器，所述第一开关元件和所述第二开关元件串联后与对应的所述电池单元并联，所述第一开关元件和所述第二开关元件交替开闭；所述电感器的第一端接所述第一开关元件和所述第二开关元件的串联节点；每个所述电容器分别连接在两个相邻的所述均衡控制单元上的电感器的第二端之间。2.如权利要求1所述的电池组主动均衡电路，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件为光耦继电器；所述第一开关元件的原边输入端和所述第二开关元件的原边输入端接直流电源；所述第一开关元件的原边输出端和所述第二开关元件的原边输出端分别接入占空比为50％的互补驱动信号；所述第一开关元件的副边输入端接所述电池单元的正极，所述第一开关元件的副边输出端接所述第二开关元件的副边输入端，所述第二开关元件的副边输出端接所述电池单元的负极。3.如权利要求1所述的电池组主动均衡电路，其特征在于，还包括驱动单元，所述驱动单元接入控制信号，分别向第一开关元件和所述第二开关元件输出驱动信号，以控制所述第一开关元件和所述第二开关元件交替开闭。4.如权利要求3所述的电池组主动均衡电路，其特征在于，所述驱动单元的数量与所述电池单元数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟小芬，
申请(专利权)人：钛白金科技深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44