电池均衡电路及电池系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电池均衡电路及电池系统，基于多个均衡模块级联的电路结构，形成电池均衡电路，在实现同步电池状态检测和电池均衡的同时，引入了电池或均衡模块状态异常的判断，通过判断状态异常(包括电压异常、温度异常和电流异常等异常)，并通过信号传输，以停止均衡，与此同时，当从状态异常恢复正常后，均衡也随之恢复正常。本实用新型专利技术增加了状态异常的判断，以实现异常状态下的检测和报警，提高了系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子
，具体涉及一种电池均衡电路及电池系统。
技术介绍
电池在串联使用时，为了延长电池寿命，需对电池电量进行均衡。如图1所示，均衡模块U1、U2和U3对四个串联的电池1-电池4进行均衡。均衡模块U1的三个输入输出端分别连接到电池1的负端，电池1的正端(电池2的负端)，电池2的正端。均衡模块U1通过检测电池1和电池2的电压并对其进行均衡，使两者电压差在一定值以内。当电池2的电压比电池1高于一定值，则B点为均衡模块U1的输入，A点为均衡模块U1的输出，电池2中的电量通过均衡模块U1被传输到电池1中；当电池1的电压比电池2高一定值时，A点为均衡模块U1的输入，B点位均衡模块U1的输出，电池1中的电量通过均衡模块U1被传输到电池2中；同理，U3对电池3和电池4进行均衡；U2对电池1，电池2和电池3，电池4进行均衡。为了提高均衡的电压检测精度，在均衡模块检测电池电压时，所有均衡模块都停止均衡。因此需要对所有均衡模块进行同步，使其同时均衡和停止均衡，以检测相应的电池电压。均衡模块对电池均衡一定时间，然后停止均衡，并检测电池电压，然后再进行均衡……如此循环。检测电压的时间远短于电池均衡的时间。所有均衡模块需要CPU去同步均衡，例如，同步该均衡的时间和停止均衡并检测电池电压的时间。对于现有技术之多节电池串联的电池均衡系统中，采用下拉电流的方式来传输同步信号。均衡模块有一个同步信号输入端Fi和一个同步信号输出端Fo。当均衡模块1的地电位不高于均衡模块2的地电位，则均衡模块1的同步信号输出端Fo可以对均衡模块2的同步信号输入端Fi进行下拉，则同步信号由均衡模块1传递给均衡模块2，即由前级模块将同步信号传输给后级模块；均衡模块2再继续将同步信号传输给下一个地电位不高于均衡模块2的均衡模块。以上方式虽能解决实现均衡模块的同步问题，但是难以实现电池异常检测和报警，系统可靠性有待提高。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种能够检测电池状态异常的电池均衡电路及电池系统，用以解决现有技术存在的无法实现异常检测的技术问题，以提高系统可靠性。本技术的技术解决方案是，提供一种以下结构的电池均衡电路，包括多个均衡模块，前级均衡模块的逻辑输出端与后级均衡模块的逻辑输入端连接，第一级均衡模块的逻辑输入端接收由控制模块产生的控制信号；最后一级均衡模块的逻辑输出端与所述的控制模块连接；其中一个均衡模块检测到相应电池或均衡模块状态异常时，则该均衡模块停止均衡，并将表征状态异常的信号通过其逻辑输出端传输给后级均衡模块，以使后级的所有均衡模块停止均衡，最后一级均衡模块的逻辑输出端输出表征状态异常的信号，所述的控制模块接收所述的表征状态异常的信号，并作出状态异常的判断，以输出表征停止均衡的信号至第一级均衡模块的逻辑输入端，并逐级传递使所有均衡模块停止均衡。优选地，所述均衡模块内设置有第一控制电路与其逻辑输入端连接，设置有第二控制电路与其逻辑输出端连接，所述均衡模块的逻辑输入端经逻辑电路与所述第二控制电路的控制端连接。优选地，所述的均衡模块还包括电池异常检测模块，所述电池异常检测模块分别检测该均衡模块所对应的第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度。优选地，检测该均衡模块所对应的第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度是指，判断所述第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度是否在其上下限值范围内，若第一电池或/和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度超出其相应之上下限值范围，则所述电池异常检测模块判断发生电池状态异常，并将判断结果传输给该均衡模块的逻辑电路。优选地，在电池状态异常情况下，所述的控制模块发出表征电池状态异常的信号，当所述电池异常检测模块检测到所述第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度恢复至正常范围内，则表征当前均衡模块所检测的第一电池和第二电池恢复正常，并逐级传输表征电池状态正常的信号，最终通过最后级均衡模块传输给所述控制模块。优选地，所述的控制模块接收所述的表征电池状态异常的信号是通过光耦进行传输的。优选地，所述的电池异常检测模块包括第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器，所述的第一比较器接收表征第一电池电压的信号和表征第一电池上限值的参考电压，所述的第二比较器接收表征第一电池电压的信号和表征第一电池下限值的参考电压；所述的第三比较器接收表征第二电池电压的信号和表征第二电池上限值的参考电压，所述的第四比较器接收表征第二电池电压的信号和表征第二电池下限值的参考电压；所述第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器的输出端连接或非门的输入端，所述或非门的输出端与所述逻辑电路连接。优选地，所述控制模块发出表征进入电池状态检测模式的控制信号，第一级均衡模块的逻辑输入端接收该表征进入电池状态检测模式的控制信号，第一级均衡模块进入电池状态检测模式，并经逻辑电路控制相应的第二控制电路，使得后级均衡模块逐级进入电压状态检测模式，该过程中不进行电池均衡，同时逻辑电路对电池状态检测进行计时；预设第一时间，当均衡模块的逻辑输入端的状态被改变，此时电池状态检测时间若未达到第一时间，则电压检测无效，也不进行电池均衡，进入空闲模式；当均衡模块的逻辑输入端的状态被改变，此时电池状态检测时间若大于第一时间，则进行电池均衡。优选地，当均衡模块进行均衡时，逻辑电路对均衡时间进行计时；预设第二时间，若电池均衡模块进行电池均衡的时间大于第二时间，则停止进行电池均衡，进入空闲模式；若进行电池均衡时间不到第二时间，电池均衡模块的逻辑输入端的状态被改变，则进入电池状态检测模式；在该空闲模式时，当均衡模块的逻辑输入端接收表征进入电压状态检测模式的信号时，也进入电池状态检测模式。优选地，所述的第一控制电路为上拉电路，所述的第二控制电路为下拉电路，电池均衡模块的逻辑输入端经逻辑电路与下拉电路的控制端连接；或者所述的第一控制电路为下拉电路，所述的第二控制电路为上拉电路，电池均衡模块的逻辑输入端经逻辑电路与上拉电路的控制端连接。优选地，当均衡模块检测到电池电压异常时，均衡模块停止工作，并使其逻辑输入端持续为高电平或低电平，并将该高电平或低电平信号传输给后级均衡模块的逻辑输入端，使得后级模块的逻辑输入端也被置高或低，如此一级一级往后传输，使得最后级的均衡模块的逻辑输入端为高电平或低电平，并通过其逻辑输出端将高电平或低电平信号传输给光耦，光耦将所述高电平或低电平信号传输给控制模块；控制模块接收到的光耦所传输的持续高电平或低电平信号，则判断发生电池状态异常。本技术的又一技术解决方案是，提供一种以下结构的电池系统，包括以上任意一种电池均衡电路。采用本技术的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：本技术基于多个均衡模块级联的电路结构，形成电池均衡电路，在实现同步电压状态检测和电池均衡的同时，引入了状态异常的判断，通过判断状态异常，并通过信号传输，以停止检测和均衡，与此同时，当从电池状态异常恢复正常范围后，电池状态检测和均衡也随之恢复正常。本技术以采用下拉电流的方式来传输控制信号为例，均衡模块有一个逻辑输入端Fi和一个逻辑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池均衡电路，包括多个均衡模块，前级均衡模块的逻辑输出端与后级均衡模块的逻辑输入端连接，第一级均衡模块的逻辑输入端接收由控制模块产生的控制信号；最后一级均衡模块的逻辑输出端与所述的控制模块连接；其特征在于：其中一个均衡模块检测到相应电池或均衡模块状态异常时，则该均衡模块停止均衡，并将表征状态异常的信号通过其逻辑输出端传输给后级均衡模块，以使后级的所有均衡模块停止均衡，最后一级均衡模块的逻辑输出端输出表征状态异常的信号，所述的控制模块接收所述的表征状态异常的信号，并作出状态异常的判断，以输出表征停止均衡的信号至第一级均衡模块的逻辑输入端，并逐级传递使所有均衡模块停止均衡。

【技术特征摘要】
1.一种电池均衡电路，包括多个均衡模块，前级均衡模块的逻辑输出端与后级均衡模块的逻辑输入端连接，第一级均衡模块的逻辑输入端接收由控制模块产生的控制信号；最后一级均衡模块的逻辑输出端与所述的控制模块连接；其特征在于：其中一个均衡模块检测到相应电池或均衡模块状态异常时，则该均衡模块停止均衡，并将表征状态异常的信号通过其逻辑输出端传输给后级均衡模块，以使后级的所有均衡模块停止均衡，最后一级均衡模块的逻辑输出端输出表征状态异常的信号，所述的控制模块接收所述的表征状态异常的信号，并作出状态异常的判断，以输出表征停止均衡的信号至第一级均衡模块的逻辑输入端，并逐级传递使所有均衡模块停止均衡。2.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于：所述均衡模块内设置有第一控制电路与其逻辑输入端连接，设置有第二控制电路与其逻辑输出端连接，所述均衡模块的逻辑输入端经逻辑电路与所述第二控制电路的控制端连接。3.根据权利要求2所述的电池均衡电路，其特征在于：所述的均衡模块还包括电池异常检测模块，所述电池异常检测模块分别检测该均衡模块所对应的第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度。4.根据权利要求3所述的电池均衡电路，其特征在于：检测该均衡模块所对应的第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度是指，判断所述第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度是否在其上下限值范围内，若第一电池或/和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度超出其相应之上下限值范围，则所述电池异常检测模块判断发生电池状态异常，并将判断结果传输给该均衡模块的逻辑电路。5.根据权利要求3所述的电池均衡电路，其特征在于：在电池状态异常情况下，所述的控制模块发出表征电池状态异常的信号，当所述电池异常检测模块检测到所述第一电池和第二电池两端的电压或/和流过的电流或/和电池温度恢复至正常范围内，则表征当前均衡模块所检测的第一电池和第二电池恢复正常，并逐级传输表征电池状态正常的信号，最终通过最后级均衡模块传输给所述控制模块。6.根据权利要求3所述的电池均衡电路，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽斌，黄必亮，任远程，周逊伟，
申请(专利权)人：杰华特微电子张家港有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32