一种用于电池管理系统的隔离均衡电路及均衡方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电池管理系统的隔离均衡电路及均衡方法，属于均衡电路领域。其包括用于接收单体电池电压值或电流值，并将各单体电池电压值或电流值进行比较，并输出控制信号的主控制器和用于均衡各单体电池电能的均衡支路：所述均衡支路主要包括隔离单元和能量消耗单元，所述主控制器的输出通过隔离单元与所述能量消耗单元的输入连接。本发明专利技术既实现了电气上的隔离，又实现了单体电池之间的电能均衡，有效地防止了高压系统的干扰影响，使电路的运行稳定、可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隔离均衡电路，尤其是涉及一种用于电池管理系统中的隔离均衡电路，同时，本专利技术还涉及一种隔离均衡方法。
技术介绍
目前，大量单体充电电池串联组成电池组为电动汽车提供能源，充电电池的性能参数成为影响电动汽车性能的关键因素。近年充电电池技术进步巨大，但是其各个参数(电压、荷电状态SOC、内阻、自放电系数等)在生产过程中无法控制到完全一致而存在一些微小的差异，随着充电电池在电动汽车实际使用中充放电次数的增多，由于温度、自放电等因素的影响，这些差异将被放大。电池组的容量由组内容量最低的单体电池决定，故一旦有某个电池出现深度放电，整个电池组就必须停止工作；同样，一旦有单个电池出现过度充电，充电过程也要立即停止，否则电池寿命会严重衰减，甚至引起安全隐患。因此需要对电池组内电池间的不一致性进行均衡处理，使电池组内的单体电池保持较好的一致性。目前，通过电池管理系统来是现实对电池组内的各单体电池进行管理，其中，电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，其能够准确估测动力电池组的荷电状态保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态；还能够在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄(应该为动力电池组)电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象；还能够实现单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。其中均衡技术是电池管理系统的关键技术之一。目前的电池管理系统中的均衡电路主要是通过在两单体电池之间设置控制电路，通过控制电路对单体电池的电压、电流、温度等信息进行采集，并将采集到的信号进行处理比较，当单体电池的电压高于某个基准值时，则控制电路则将该单体电池与连接在控制电路输出端的单体电池接通，使得两个单体电池之间的电能进行转移，使其电平趋于一致。上述均衡电路在一定程度上能够实现单体电池之间电能的平衡，使整个电池组中各电池达到均衡一致的状态，但是，上述均衡电路的结构复杂，需要对连接在控制电路两端的单体电池状态进行监测，从而使得控制电路的结构复杂，其需要处理的数据多，对器件要求较高，且易受高压系统的干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种从电气上进行了隔离且结构简单的用于电池管理系统的隔离均衡电路及均衡方法，该电路既能够实现单体电池之间的电能均衡，又能够实现电气上的隔离，使其有效防止高压系统的干扰影响，且结构简单。为了实现本专利技术的目的，所采用的技术方案是：一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，包括用于接收单体电池电压值或电流值，并将各单体电池电压值或电流值进行比较，并输出控制信号的主控制器和用于均衡各单体电池电能的均衡支路：所述均衡支路主要包括隔离单元和能量消耗单元，所述主控制器的输出通过隔离单元与所述能量消耗单元的输入连接。本专利技术所提供的技术方案通过隔离单元将主控制器和能量消耗单元进行隔离，通过能量消耗单元能够对单体电池的电能进行消耗，既实现了电气上的隔离，又实现了单体电池之间的电能均衡，有效地防止了高压系统的干扰影响，使电路的运行稳定、可靠。此外，整个电路只需要对输入主控制器电压值或电流值进行处理比较，对于多余的电能进行耗能器件进行消耗，简化了整个电路的结构。具体的，所述均衡支路的数量大于单体电池的数量，或者小于单体电池的数量，或者等于单体电池的数量。具体的，所述隔离单元包括光电耦合器。具体的，所述能量消耗单元包括电池、电子开关及若干消耗电阻，所述电池的正极通过第一消耗电阻R2连接至所述隔离单元的第一路输出，负极通过第二消耗电阻R3连接至隔离单元的第二路输出，所述电池负极还与电子开关的接地端连接，所述电子开关的电源端连接至所述隔离单元的第二路输出，所述电子开关的输出端通过第三消耗电阻与所述电池的正极连接。具体的，所述第三消耗电阻主要由串联的电阻R4和电阻R5构成。此外，本专利技术还提供了一种用于电池管理系统的均衡方法，包括以下步骤：S1：将电池管理系统中各电压检测电路或电流检测电路的检测到的各单体电池的电压值或电流值分别输入至主控制器；S2：主控制器将接收到的各个电压值或电流值进行处理，并将处理后的各个电压值或电流值进行比较，若各电压值或电流值相等，则主控制器不输出控制信号；若各电压值或电流值不相等，执行步骤S3；S3：主控制器输出控制信号控制隔离单元导通；S4：相应的单体电池与能量消耗单元连通，由单体电池向能量消耗单元供电；S5：能量消耗单元对单体电池的电能进行消耗，直至其输入主控制器的电压值或电流值与其余单体电池的电压值或电流值相等为止；S6：主控制器输出控制信号控制隔离单元截止，停止能量消耗。进一步的，主控制器将各电压值或电流值进行比较，以输入的电压值或电流值最小为标准值，主控制器控制比该标准值大的单体电池进行放电。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为本专利技术的一种电路结构原理图。具体实施例为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参照图1所示，本专利技术在此提供了一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，包括用于接收单体电池的电压值或电流值，并将各单体电池的电压值或电流值进行比较，并输出控制信号的主控制器和用于均衡各单体电池电能的均衡支路：所述均衡支路主要包括隔离单元和能量消耗单元，所述主控制器的输出通过隔离单元与所述能量消耗单元的输入连接。其中，所记载的均衡支路的数量是任意的，可以是大于单体电池的数量，也可以是小于单体电池的数量，还可以与单体电池的数量相同；均衡支路采用以上方式设计，既能够实现单体电池之间的电能均衡，又能够避免因均衡支路出现问题而无法实现单体电池放电而使单体电池之间无法实现电能均衡的问题，并且能够减低独立均衡支路上的能量消耗单元的负担，还能够同时对多个单体电池进行放电，提高了效率。本申请所记载的隔离单元可以采用任何一种具有单向导通特性的元器件，如二极管，但最好是采用光电耦合器，在此以4脚光电耦合器为例来说明其与主控制器和能量消耗电路的具体连接关系：光电耦合器U的1脚输入通过电阻R1与主控制器的一路输出连接，2脚接地，输出脚3和4分别与能量消耗单元的两路输入连接，如图2所示。本申请所记载的能量消耗单元可以是任何一种由能够消耗电能的元器件组成的电路，在此提供的一种包括电池E、电子开关Q及若干消耗电阻，如图2所示，所述电池E的正极通过第一消耗电阻R2连接至所述隔离单元的第一路输出，负极通过第二消耗电阻R3连接至隔离单元的第二路输出，所述电池E负极还与电子开关Q的接地端连接，所述电子开关Q的电源端连接至所述隔离单元的第二路输出，所述电子开关Q的输出端通过第三消耗电阻与所述电池的正极连接。本申请提供的能量消耗单元通过电池、消耗电阻和电子开关形成回路，消耗单体电池多余的能量，起到均衡的功能。其中第三消耗电阻可以独立的电阻，也可以是主要由串联的电阻R4和电阻R5构成，进行分压。所记载的消耗电阻既能够实现消耗单体电阻多余能量的作用，还能够实现限流作用。而所记载的主控制器可以是单片机。本申请所记载的电子开关Q可以是三极管、可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，其特征在于：包括用于接收单体电池电压值或电流值，并将各单体电池电压值或电流值进行比较，并输出控制信号的主控制器和用于均衡各单体电池电能的均衡支路：所述均衡支路主要包括隔离单元和能量消耗单元，所述主控制器的输出通过隔离单元与所述能量消耗单元的输入连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，其特征在于：包括用于接收单体电池电压值或电流值，并将各单体电池电压值或电流值进行比较，并输出控制信号的主控制器和用于均衡各单体电池电能的均衡支路：所述均衡支路主要包括隔离单元和能量消耗单元，所述主控制器的输出通过隔离单元与所述能量消耗单元的输入连接。2.根据权利要求1所述的一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，其特征在于：所述均衡支路的数量大于单体电池的数量，或者小于单体电池的数量，或者等于单体电池的数量。3.根据权利要求1或2所述的一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，其特征在于：所述隔离单元包括光电耦合器。4.根据权利要求1或2所述的一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，其特征在于：所述能量消耗单元包括电池、电子开关及若干消耗电阻，所述电池的正极通过第一消耗电阻R2连接至所述隔离单元的第一路输出，负极通过第二消耗电阻R3连接至隔离单元的第二路输出，所述电池负极还与电子开关的接地端连接，所述电子开关的电源端连接至所述隔离单元的第二路输出，所述电子开关的输出端通过第三消耗电阻与所述电池的正极连接。5.根据权利要求3所述的一种用于电池管理系统的隔离均衡电路，其特征在于：所述能量消耗单元包括电池、电子开关及若干消耗电阻，所述电池的正极通过第一消耗电阻R2连接至所述隔离单元的第一路输出，负极通过第二消耗电阻R3连接至隔离单元的第二路输出，所述电池负极还与电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33