一种电池组有源均衡电路装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电池组有源均衡电路装置及其控制方法。该装置包括BMS采集控制模块、恒流源电路、电池组、充电开关组及平衡电芯切换开关组。通过BMS采集控制模块对开关组的规律控制实现均衡操作。在充电中，恒流源电路输出的均衡电流对低电压串电芯进行补充使其电压升高加速；在放电中，均衡电流承担部分放电电量使低电压串电芯释放较少电量进而使其电压下降减速；在静置条件下，均衡电流对低电压串电芯充入电量使其电压上升。本发明专利技术用一种简单易行的方式实现了一种均衡时机可控，均衡电流精确可控的装置及方法，通过控制最低压电芯的加速充入和减速放出电量，以少量多次的控制方式有效遏制了电池组各串电芯的容量失衡。

An Active Battery Balance Circuit Device and Its Control Method

The invention discloses an active equalization circuit device for battery packs and a control method thereof. The device includes BMS acquisition and control module, constant current source circuit, battery pack, charging switch group and balanced core switching switch group. BMS acquisition and control module is used to control the switch group regularly to achieve balanced operation. In charging, the balanced current from the constant current source circuit supplements the low voltage series cores and accelerates their voltage rise; in discharging, the balanced current undertakes part of the discharging capacity, which makes the low voltage series cores release less electricity and then slow down their voltage drop; in static condition, the balanced current charges the low voltage series cores to increase their voltage. The invention realizes a device and method with controllable equalization timing and precise equalization current in a simple and feasible way. By controlling the accelerated charging and discharging of the lowest piezoelectric core, the capacity imbalance of each series of batteries is effectively restrained by a small number of times of control.

【技术实现步骤摘要】
一种电池组有源均衡电路装置及其控制方法
本专利技术涉及电源管理
，特别是涉及一种电池组有源均衡电路装置及其控制方法。
技术介绍
现有设备、仪器，甚至汽车都在大量使用电池供电，而大多情况下是以电池组形式给系统供电，由于电芯之间的差异或电池组连接电阻的不一致导致在电池组应用过程中，电池组中单串电芯的电压差异越来越大，由于低压或高压保护的存在，导致电池组实际使用电量小于实际电芯电量，随着电池组的老化，这种情况会越来越严重，导致电池组电量利用率严重低下，因此必须在此类系统中加入平衡监测模块和均衡模块。电池组的应用环境中很多会涉及容量估计算法，而电池组各电芯的电量或电压不均衡会大大降低容量估计精度，进而影响系统使用的客户体验，从这个角度分析，均衡模块也是必要的。市场上常见的均衡方法分为主动均衡和被动均衡两种，被动均衡方法是将高电压电芯的电量消耗掉，来达到各串电芯电压一致的效果。而主动均衡方法目的是将高电压电芯的电量通过某种途径转移到低电压电芯中，实现同样的结果。被动均衡设计简单，但其均衡过程就是浪费的过程，这不仅使得电池组使用寿命下降，而且也造成了资源浪费。所以主动均衡一直是很多厂商尤其是动力厂商致力于解决的一个问题。目前市场所见以及据专利文献所查得的动力电池组主动均衡方法一般较为复杂，需要较多储能元器件或复杂的电路结构，较复杂的方案也伴随着较多的问题隐患，稳定性较差，均衡效果也有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电池组有源均衡电路装置及其控制方法，以解决现有技术中电池组主动均衡时需要较多储能元器件或复杂的电路结构，且均衡效果差的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种电池组有源均衡电路装置，包括：BMS采集控制模块、恒流源电路、电池组、充电开关组以及平衡电芯切换开关组；所述恒流源电路的输入部分通过所述充电开关组与所述BMS采集控制模块的第一充电端连接；所述恒流源电路的输出部分通过所述平衡电芯切换开关组与所述电池组连接；所述BMS采集控制模块的采集端、第二充电端均与所述电池组的正负端连接；所述BMS采集控制模块的第一控制端与所述充电开关组连接；所述BMS采集控制模块的第二控制端与所述平衡电芯切换开关组连接。可选的，所述恒流源电路包括平衡电源、恒源电路以及反馈电阻；所述恒源电路与所述反馈电阻并联连接；所述平衡电源的正极端与所述恒源电路的输入端连接；所述恒源电路的输出端与所述充电开关组的第一输入端连接；所述平衡电源的负极端与所述充电开关组的第二输入端连接。可选的，所述反馈电阻为阻值可调的电阻；所述反馈电阻为用开关切换不同档位调节阻值的电阻或者内置程控芯片调节阻值的电阻。可选的，所述BMS采集控制模块的第三控制端与所述反馈电阻连接。可选的，所述平衡电源由一个大于所述电池组中单节电芯满充电压2V以上的可充电的单节电芯或多节电芯组成。可选的，所述充电开关组包括开关主体和降压模块；所述开关主体为两个继电器或两个MOS管组成；所述平衡电源的正负极端通过所述开关主体与所述BMS采集控制模块的第一充电端连接；所述降压模块并联在所述平衡电源上。可选的，所述电池组由多串多并的单节电芯组成。可选的，所述平衡电芯切换开关组由多个继电器或多个MOS管组成；每个所述继电器或者所述MOS管均与所述电池组中的一个单节电芯连接。一种电池组有源均衡电路装置的控制方法，包括：采用BMS采集控制模块确定系统所处状态；所述状态包括充电状态、放电状态以及静置状态；若系统处于充电状态，且在该状态均衡操作设置为允许，则均衡最小电压对应的电芯电压；具体包括：开启充电开关组，对平衡电源充电，并当平衡电源充满时断开所述充电开关组；等待电池组中各个单节电芯的电压稳定后，采用所述BMS采集控制模块检测每个所述单节电芯的电压，并计算最大电压和最小电压的差值；判断所述差值是否小于设定阈值；若是，则跳出均衡操作程序；若否，则确定恒流源电路输出的均衡电流和均衡时间，开启最小电压对应的单节电芯所对应的平衡电芯切换开关组中的开关，以将所述均衡电流并入最小电压所对应的单节电芯内；待所述均衡时间到达后，断开最小电压对应的单节电芯所对应的平衡电芯切换开关组中的开关，返回等待电池组中各个单节电芯的电压稳定后采用所述BMS采集控制模块检测每个所述单节电芯电压的步骤；重复上述操作直到所述差值小于设定阈值停止；若系统处于放电状态，且在该状态均衡操作设置为允许，则断开所述充电开关组，均衡最小电压对应的电芯电压；具体包括：当所述电池组的放电电流稳定后，采用所述BMS采集控制模块检测每个所述单节电芯的电压，并计算最大电压和最小电压的差值；判断所述差值是否小于设定阈值；若是，则跳出均衡操作程序；若否，则确定恒流源电路输出的均衡电流和均衡时间，开启最小电压对应的单节电芯所对应的平衡电芯切换开关组中的开关，以将所述均衡电流并入最小电压所对应的单节电芯内；待所述均衡时间到达后，断开最小电压对应的单节电芯所对应的平衡电芯切换开关组中的开关，返回等待电池组中各个单节电芯的电压稳定后采用所述BMS采集控制模块检测每个所述单节电芯电压的步骤；重复上述操作直到所述差值小于设定阈值停止；若系统处于静置状态，且在该状态均衡操作设置为允许，则断开所述充电开关组，均衡最小电压对应的电芯电压；具体包括：等待电池组中各个单节电芯的电压稳定后，采用所述BMS采集控制模块检测每个所述单节电芯的电压，并计算最大电压和最小电压的差值；判断所述差值是否小于设定阈值；若是，则跳出均衡操作程序；若否，则确定恒流源电路输出的均衡电流和均衡时间，开启最小电压对应的单节电芯所对应的平衡电芯切换开关组中的开关，以将所述均衡电流并入最小电压所对应的单节电芯内；待所述均衡时间到达后，断开最小电压对应的单节电芯所对应的平衡电芯切换开关组中的开关，返回等待电池组中各个单节电芯的电压稳定后采用所述BMS采集控制模块检测每个所述单节电芯电压的步骤；重复上述操作直到所述差值小于设定阈值停止。可选的，当系统处于充电状态时最小电压电芯的充电电流为电池组充电电流与均衡电流之和；当系统处于放电状态时最小电压电芯的放电电流为电池组放电电流与均衡电流之差；当系统处于静置状态时最小电压电芯的充电电流为均衡电流。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种电池组有源均衡电路装置及其控制方法。本专利技术所使用的电池组有源均衡电路装置结构简单，无需复杂的感性和容性元器件，也无需复杂的电路组织，只需要一个恒流源电路即可，易于搭建。另外，恒流源电路输出的君恒电流大小可控，这使得均衡操作及其操作时间更易于控制，本专利技术从均衡电量角度出发，对低压电芯的电量进行进出速度控制，对失衡的源头加以把控，从源头避免电池组失衡的发生或加重。本专利技术简单有效的解决了动力电池组的主动均衡问题，提高了电池组的使用寿命，最大化电池组电量的使用效率，同时也为BMS容量统计作了有利铺垫。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一电池组有源均衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池组有源均衡电路装置，其特征在于，包括：BMS采集控制模块、恒流源电路、电池组、充电开关组以及平衡电芯切换开关组；所述恒流源电路的输入部分通过所述充电开关组与所述BMS采集控制模块的第一充电端连接；所述恒流源电路的输出部分通过所述平衡电芯切换开关组与所述电池组连接；所述BMS采集控制模块的采集端、第二充电端均与所述电池组的正负端连接；所述BMS采集控制模块的第一控制端与所述充电开关组连接；所述BMS采集控制模块的第二控制端与所述平衡电芯切换开关组连接。

【技术特征摘要】
1.一种电池组有源均衡电路装置，其特征在于，包括：BMS采集控制模块、恒流源电路、电池组、充电开关组以及平衡电芯切换开关组；所述恒流源电路的输入部分通过所述充电开关组与所述BMS采集控制模块的第一充电端连接；所述恒流源电路的输出部分通过所述平衡电芯切换开关组与所述电池组连接；所述BMS采集控制模块的采集端、第二充电端均与所述电池组的正负端连接；所述BMS采集控制模块的第一控制端与所述充电开关组连接；所述BMS采集控制模块的第二控制端与所述平衡电芯切换开关组连接。2.根据权利要求1所述的电池组有源均衡电路装置，其特征在于，所述恒流源电路包括平衡电源、恒源电路以及反馈电阻；所述恒源电路与所述反馈电阻并联连接；所述平衡电源的正极端与所述恒源电路的输入端连接；所述恒源电路的输出端与所述充电开关组的第一输入端连接；所述平衡电源的负极端与所述充电开关组的第二输入端连接。3.根据权利要求2所述的电池组有源均衡电路装置，其特征在于，所述反馈电阻为阻值可调的电阻；所述反馈电阻为用开关切换不同档位调节阻值的电阻或者内置程控芯片调节阻值的电阻。4.根据权利要求2所述的电池组有源均衡电路装置，其特征在于，所述BMS采集控制模块的第三控制端与所述反馈电阻连接。5.根据权利要求2所述的电池组有源均衡电路装置，其特征在于，所述平衡电源由一个大于所述电池组中单节电芯满充电压2V以上的可充电的单节电芯或多节电芯组成。6.根据权利要求2所述的电池组有源均衡电路装置，其特征在于，所述充电开关组包括开关主体和降压模块；所述开关主体为两个继电器或两个MOS管组成；所述平衡电源的正负极端通过所述开关主体与所述BMS采集控制模块的第一充电端连接；所述降压模块并联在所述平衡电源上。7.根据权利要求1所述的电池组有源均衡电路装置，其特征在于，所述电池组由多串多并的单节电芯组成。8.根据权利要求1所述的电池组有源均衡电路装置，其特征在于，所述平衡电芯切换开关组由多个继电器或多个MOS管组成；每个所述继电器或者所述MOS管均与所述电池组中的一个单节电芯连接。9.一种电池组有源均衡电路装置的控制方法，其特征在于，包括：采用BMS采集控制模块确定系统所处状态；所述状态包括充电状态、放电状态以及静置状态；若系统处于充电状态，且在该状态均衡操作设置为允许，则均衡最小电压对应的电芯电压；具体包括：开启充电开关组，对平衡电源充电，并当平衡电源充满时断开所述充电开关组；等待电池组中各个单节电芯的电压稳定后，采用所述BMS采集控制模块检...

【专利技术属性】
技术研发人员：万敏强，吴晓亮，刘丹，王梦狄，殷正元，张沛，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31