一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路，对动力电池组的每个电池包设置有电压采集模块和电压均衡电路；电压采集模块连接各电池单体及电池管理系统；电压均衡电路包括变压器和均衡开关MOS管，电池包中的每个电池单体、动力电池组中的每个电池包以及整个动力电池组的正负极之间均串联两个均衡开关MOS管和同芯变压器的一个绕组；各个均衡开关MOS管都连接电池管理系统。电池管理系统控制均衡开关MOS管的通断在变压器上耦合出相应的均衡电压，实现充放电。本实用新型专利技术的主动均衡过程灵活、快速、高效，可有效管理电池充放电状态，提高电池组的使用效率，延长电池寿命，均衡方式灵活，适用性强。

【技术实现步骤摘要】
—种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路
本技术属于电池充放电
，具体涉及一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路。
技术介绍
现代电动汽车多采用串联式动力电池组，锂离子动力电池将会在未来一段时间内大量使用。动力电池的安全、高效使用对于电动汽车的正常运行具有重要的意义。 电池组中的单体由于在制作过程中的工艺等原因，很难保证所有的单体具有很好的一致性，因此单体电池之间存在着差异，即使是同批次、同型号的电池，也存在容量、内阻等方面的差异。在连续的充放电循环之后，会加剧这种单体的不一致性，将使得某些单体电池的容量加速衰减，并且在长期的使用过程中，这种差异会越来越大，进而导致动力电池组充放电时的不均衡。不均衡性对串联电池组的性能影响很大，将会降低电池组的整体容量，降低电池组的总体使用效率，缩短电池组使用寿命。
技术实现思路
针对现有技术中存在的动力电池组充放电时的不均衡问题，本技术提供一种锂离子动力电池充放电主动均衡电路，作为车载动力电池组电池管理系统的一部分，是对现有主动充放电均衡方法的一种改进和完善。 动力电池组由若干电池单体串联而成，多个电池单体串联组成电池包，一个或多个电池包串联组成动力电池组。本技术提供的一种锂离子动力电池充放电主动均衡电路，针对动力电池组中的每个电池包，都设置有电压采集模块和电压均衡电路。 所述的电压采集模块连接电池包中的各个电池单体。电压采集模块实时采集各电池单体的电压发送给电池管理系统。所述的电压均衡电路包括均衡变压器和均衡开关MOS管，均衡变压器为一个多绕组的同芯变压器。 在动力电池组中某个电池包a的电压均衡电路中，电池包a中的每个电池单体、整个动力电池组中的每个电池包以及整个动力电池组的正负极之间均串联两个均衡开关MOS管和同芯变压器的一个绕组，通过同芯的变压器实现能量的耦合交换。各均衡开关MOS管受控于电池管理系统。电池管理系统通过控制相应均衡开关MOS管的通断，在变压器上耦合出相应的均衡电压，实现对电池单体、电池包和动力电池组充放电的主动均衡。 电压均衡电路包括电池单体电压均衡电路E、电池包电压均衡电路F和动力电池组电压均衡电路H。对于动力电池组中的电池包a，电池包a中每个电池单体均连接一个电池单体电压均衡电路E。动力电池组中的每个电池包均连接一个电池包电压均衡电路F。整个动力电池组连接一个动力电池组电压均衡电路H。各均衡电路E、F和H通过同芯的变压器耦合。所有的均衡开关MOS管均通过电池管理系统的控制单元控制，电池管理系统的控制单元通过控制相应的均衡开关MOS管的通断选择并均衡电池单体、电池包和动力电池组。 均衡电路E、F或H的输入端为对应的电池单体、电池包或动力电池组的正负两极，输出端为对应变压器绕组线圈。均衡电路E、F和H都包括第一均衡开关MOS管、第二均衡开关MOS管以及对应的变压器绕组。第一均衡开关MOS管和第二均衡开关MOS管，串联设置在所处均衡电路E、F或H的输入端与输出端之间的任意位置。当电池单体、电池包或动力电池组进行放电时，控制第一均衡开关MOS管的导通使得正极与对应的变压器绕组导通，控制第二均衡开关MOS管的导通和关断时间，使得在对应变压器绕组上产生交变电压。交变电压经变压器转换，产生均衡电流，提供给需要充电的电池单体、电池包或动力电池组进行充电。当电池单体、电池包或动力电池组进行充电时，控制第一均衡开关MOS管和第二均衡开关MOS管的通断，使得变压器耦合的均衡电流到达正极，而反向的电流被阻断。 所述的均衡开关MOS管采用如下任意一种器件或者任意两种器件的组合实现:NMOS 管、PMOS 管、DUAL NMOS 管、DUAL PMOS 管。 本技术为电压均衡电路提供了一种具体实现方式，如下: 电池单体电压均衡电路E包括:电容E、M0S管EA、二极管EA、M0S管EB、二极管EB以及变压器的初级线圈E。电池包电压均衡电路F包括:电容F、MOS管FA、二极管FA、MOS管FB、二极管FB以及变压器的次级线圈F。动力电池组电压均衡电路H包括:电容H、MOS管HA、二极管HA、M0S管HB、二极管HB以及变压器的次级线圈F。所述电池单体的正负两极作为均衡电路E的输入端，该均衡电路E输入端之间顺次串联有MOS管EA和二极管EA的并联电路、变压器的初级线圈、MOS管EB和二极管EB的并联电路，且该电路E输入端之间还并联有电容E，变压器的初级线圈E作为电路E的输出端。所述电池包的正负两极作为均衡电路F的输入端，该均衡电路F输入端之间顺次串联有MOS管FA和二极管FA的并联电路、变压器的次级线圈F、以及MOS管FB和二极管FB的并联电路，且该均衡电路F输入端之间还并联有电容F，变压器的次级线圈F作为电路F的输出端。所述动力电池组的正负两极作为均衡电路H的输入端，该均衡电路H输入端之间顺次串联有MOS管HA和二极管HA的并联电路、变压器的次级线圈H、以及MOS管HB和二极管HB的并联电路，且该均衡电路H输入端之间还并联有电容H，变压器的次级线圈H作为均衡电路H的输出端。并联的一对MOS管和二极管组成NMOS管，MOS管的源极连接对应的输入端，MOS管的漏极连接对应的输出端。 本技术的锂离子动力电池充放电主动均衡电路，实现了 5种工作模式:电池单体与电池单体之间的双向均衡、电池包与电池包之间的双向均衡、电池单体与电池包之间的双向均衡、电池单体与动力电池组之间的双向均衡、电池包与动力电池组之间的双向均衡。 本技术的锂离子动力电池充放电主动均衡电路，其优点和积极效果在于: 1.本技术提供的锂离子动力电池充放电主动均衡电路既可以实现多个电池单体的同时充电均衡，也可以实现多个电池单体同时放电均衡，还可以实现多个电池单体有充有放的均衡，均衡方式非常灵活，使均衡的效率大大提高； 2.本技术提供的锂离子动力电池充放电主动均衡电路能够利用电池单体、电池包、电池组进行相互均衡，能够实现电池单体、电池包、动力电池组之间多种组合方式的双向主动均衡，包括:电池单体与电池单体之间、电池包与电池包之间、电池单体与电池包之间、电池单体与电池组之间、电池包与电池单体之间的主动均衡，均衡方式灵活多变，适用性强； 3.本技术提供的锂离子动力电池充放电主动均衡电路采用与电压采样电路(即本技术的电压采集模块)并联的连接方式，这样均衡电流的大小就不会影响到电池单体电压的采样精度；同时还具有均衡电流大的优点，均衡电流可以达到5A-20A，使均衡过程的效率大大提高，均衡电流的大小取决于变压器的设计； 4.本技术提供的锂离子动力电池充放电主动均衡电路仅通过控制MOS管的导通和关断便能实现多种工作模式下的主动均衡，均衡过程安全可靠、易于控制； 5.本技术提供的锂离子动力电池充放电主动均衡电路的主动均衡过程快速、闻效，能够有效管理电池充放电状态，提闻电池组的使用效率，进而延长电池寿命。 【附图说明】 图1是本技术提供的锂离子动力电池组充放电主动均衡电路的结构示意图； 图2是本技术均衡电路工作模式一电池单体和电池单体之间双向均衡的等效电路图； 图3是本技术均衡电路工作模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路，其特征在于：针对动力电池组中的每个电池包都设置有电压采集模块和电压均衡电路； 所述的电压采集模块连接电池包中的各个电池单体；所述的电压均衡电路包括均衡变压器和均衡开关MOS管，均衡变压器为一个多绕组的同芯变压器； 动力电池组中的某个电池包a的电压均衡电路中，电池包a中的每个电池单体、动力电池组中的每个电池包以及整个动力电池组的正负极之间均串联两个均衡开关MOS管和同芯变压器的一个绕组；各均衡开关MOS管受控于电池管理系统。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路,其特征在于:针对动力电池组中的每个电池包都设置有电压采集模块和电压均衡电路； 所述的电压采集模块连接电池包中的各个电池单体；所述的电压均衡电路包括均衡变压器和均衡开关MOS管，均衡变压器为一个多绕组的同芯变压器； 动力电池组中的某个电池包a的电压均衡电路中，电池包a中的每个电池单体、动力电池组中的每个电池包以及整个动力电池组的正负极之间均串联两个均衡开关MOS管和同芯变压器的一个绕组；各均衡开关MOS管受控于电池管理系统。2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池组充放电主动均衡电路，其特征在于:所述的电压均衡电路包括电池单体电压均衡电路E、电池包电压均衡电路F和动力电池组电压均衡电路H ;每个电池单体均连接一个电池单体电压均衡电路E，动力电池组中的每个电池包均连接一个电池包电压均衡电路F，整个动力电池组连接一个电池组电压均衡电路H ;各电压均衡电路E、F和H通过同芯的变压器耦合；均衡电路E、F或H的输入端为对应的电池单体、电池包或动力电池组的正负两极，输出端为对应的变压器绕组线圈；均衡电路E、F和H都包括第一均衡开关MOS管、第二均衡开关MOS管以及对应的变压器绕组；第一均衡开关MOS管和第二均衡开关MOS管串联设置在所处均衡电路E、F或H的输入端与输出端之间的任意位置。3.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池组充放电主动均衡电路，其特征在于:所述的均衡开关MOS管采用如下任意一种器件或者任意两种器件的组合实现:NM0S管、PMOS 管、DUAL NMOS 管、DUAL PMOS 管。4.根据权利要求2所述的锂离子动力电池组充放电主动均衡电路，其特征在于:所述的电池单体电压均衡电路E，包括电容E、MOS管EA、二极管EA、MOS管EB、二极管EB和变压器的初级线圈E ;电池单体的正负两极作为均衡电路E的输入端，输入端之间顺次串联有MOS管EA和二极管EA的并联电路、变压器的初级线圈E、以及MOS管EB和二极管EB的并联电路，其中MOS管EA与其中MOS管EB的方向相反，二极管EA与二极管EB的方向相反，且输入端之间还并联有电...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海港，杨世春，李亚伦，曹耀光，李明，朱虹，葛春芳，孙执超，
申请(专利权)人：北京航盛新能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11