一种用于BMS的主动均衡控制电路制造技术

本申请公开了一种用于BMS的主动均衡控制电路，包括电池监测电路、控制处理器、电源闭环控制电路、充电电源电路、开关矩阵和继电器矩阵。电池监测电路用于监测电池组中每个电池单元的电量信息。控制处理器用于获取电量最低的电池单元，并向开关矩阵发送充电开启信号。开关矩阵响应充电开启信号向连接电量最低的电池单元的继电器单元发送充电连接信号，连接电量最低的电池单元的继电器单元响应充电连接信号，连接充电电流源和电池电量最低的电池单元，以对电池电量最低的电池单元进行充电。由于当任意两个电池单元的电量差值大于预设值时，对电池电量最低的电池单元进行充电，进而实现对电池组的主动均衡控制。实现对电池组的主动均衡控制。实现对电池组的主动均衡控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于BMS的主动均衡控制电路


[0001]本申请涉及电池充放电
，具体涉及一种用于BMS的主动均衡控制电路。

技术介绍

[0002]电池管理系统(BMS)作为新能源电动汽车电池系统和储能电池系统的一个重要构成，对电池组的电压、温度、电流、SOC、SOH等各项参数起到整体的把控。这其中，我们知道，由于电池组是由若干节单体电芯组成的，BMS还扮演着能量均衡的角色。由于电池组由若干节单体电芯串并联组成，BMS的均衡技术，就是使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术，现在就让我们一起来了解下均衡技术吧。均衡技术产生的原因是由于在电池制造过程中，工艺问题和材质的不均匀，使电池板厚度、微孔率、活性物质的活化程度存在微小差别，致使同一批次的同一型号单体电池的容量、内阻和电压等参数出现不一致现象；另一方面，电芯在组成电池组装车使用过程中，也会由于自放电程度以及部位温度等原因导致单体不一致性的现象，这种不一致性会使电芯的各项参数大相径庭。要想让它们组装在一起形成一个整体，则必须在作用过程中采用均衡的手段在同时充放电工作下，就会出现个别过充或过放的问题，从而大大降低电池组整体的使用寿命。为解决电池不一致性所带来的问题，BMS的均衡技术应运而生。
[0003]根据均衡技术的种类可将BMS分为被动均衡和主动均衡，前者又称为能量耗散型，后者称为能量转移型。被动均衡（能量耗散型）是指电阻耗能方式，在每一颗单体电池并联一个电阻耗能，这种均衡就是将容量多的电池中多余能量消耗掉，实现整组电池电压均衡。主动均衡（能量转移型）是指能量转移方式，将单体能量高的转移到单体能量低的，在实施环节中需要一个储能单元，好让能量通过这个单元进行重新分配。主动均衡和被动均衡都是为了消除电池组的不一致性，但两者的实现原理可谓是截然相反：能量耗散型的被动均衡，在每串电池上并联一个放电电阻，在充电时，容量低的电池过充而容量高的电池还未充满时，BMS通过控制低容量电池并联的电阻发热放电，从而解决过充问题，但对放电过程没有实质上的均衡意义。被动均衡先于主动均衡出现，因为电路简单，成本低廉至今仍被广泛使用。能量转移型的主动均衡，由BMS内部控制一个双向高频开关电源变换器，在充电过程中，可将过充电池的电流分流补充给还未充满的电池，确保单个电池均可充满，解决过充问题；而在放电过程中，可实现高容量、高电压的电池对低容量、低电压的电池充电，以解决低容量电池的木桶效应实现放电过程的效率最优化。此种均衡没有电阻耗散电能，电能损失少，均衡电流较大，在充放电过程中均可以发挥作用，更加适合于充放电电流较大的新能源汽车的动力电池。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种用于BMS的主动均衡控制电路，解决现有技术中电池管理系统的不足。
[0005]根据第一方面，一种实施例中提供一种用于BMS的主动均衡控制电路，用于对电池组的充放电均衡控制，所述主动均衡控制电路包括电池监测电路、控制处理器、电源闭环控制电路、充电电源电路、开关矩阵和继电器矩阵；所述电池监测电路与所述控制处理器连接；所述电池监测电路用于监测所述电池组中每个电池单元的电量信息；所述控制处理器与所述电源闭环控制电路连接；所述控制处理器用于当任意两个所述电池单元的电量的差值大于一第一预设值时，向所述电源闭环控制电路发送电源开启信号；所述电源闭环控制电路与所述充电电源电路连接；所述电源闭环控制电路用于响应所述电源开启信号，向所述充电电源电路发送电源使能信号；所述充电电源电路与所述继电器矩阵连接；所述充电电源电路用于响应所述电源使能信号向所述继电器矩阵输出一预设电压值的充电电流源；所述继电器矩阵包括与所述电池单元数量相同的继电器单元，每个继电器单元与一个所述电池单元连接；所述开关矩阵包括与所述继电器单元数量相同的开关单元，每个开关单元与一个所述继电器单元连接；所述开关单元用于向连接的所述继电器单元发送充电连接信号；所述继电器单元用于响应所述充电连接信号，连接所述充电电流源和所述电池单元，以对所述电池单元进行充电；所述控制处理器还与所述开关矩阵连接；所述控制处理器还用于依据每个所述电池单元的电量信息获取电量最低的所述电池单元，并向所述开关矩阵发送充电开启信号；所述开关矩阵发还用于响应所述充电开启信号向连接电量最低的所述电池单元的所述继电器单元发送所述充电连接信号；连接电量最低的所述电池单元的所述继电器单元响应所述充电连接信号，连接所述充电电流源和电池电量最低的所述电池单元，以对电池电量最低的所述电池单元进行充电。
[0006]一实施例中，还包括充电保护电路，与所述控制处理器连接；所述充电保护电路用于监测所述电池单元的充电电压和/或充电电流，并当所述充电电压或所述充电电流大于预设值时，向所述控制处理器发送保护启动信号；所述控制处理器还用于响应所述保护启动信号向所述电源闭环控制电路发送电源关闭信号；所述电源闭环控制电路还用于响应所述电源关闭信号，停止向所述充电电源电路发送电源使能信号，以用所述充电电源电路停止输出充电电流源。
[0007]一实施例中，所述充电保护电路包括过流保护电路；所述过流保护电路包括电流采样比较电路和电流保护信号输出电路；所述电流采样比较电路用于获取所述电池单元的充电电流采样信号，并将所述充电电流采样信号转化为电压信号后再与一第一预设电压信号进行比较；当所述充电电流采样信号转化的电压信号大于所述第一预设电压信号时输出采样电流比较结果信号给所述电流保护信号输出电路；所述第一预设电压信号的电压值为2.101V；所述电流保护信号输出电路用于当获取所述采样电流比较结果信号时输出保护启动信号给所述控制处理器。
[0008]一实施例中，所述充电保护电路包括过压保护电路；
所述过压保护电路包括电压采样比较电路和电压保护信号输出电路；所述电压采样比较电路用于获取所述电池单元的充电电压采样信号，并将所述充电电压采样信号与一第二预设电压信号进行比较；当所述充电电压采样信号大于所述第二预设电压信号时输出采样电压比较结果信号给所述电压保护信号输出电路；所述第二预设电压信号的电压值为4.2V；所述电压保护信号输出电路用于当获取所述采样电压比较结果信号时输出保护启动信号给所述控制处理器。
[0009]一实施例中，所述电池组为磷酸铁锂电池组；所述充电电源电路为反激式变压器电路，所述充电电源电路输出的所述充电电流源的电压为4.125V，电流为2A。
[0010]一实施例中，还包括充电电源开关控制电路，连接在所述控制处理器、所述充电电源电路和所述继电器矩阵之间；所述控制处理器用于当任意两个所述电池单元的电量差值大于一第一预设值时，向所述充电电源开关控制电路发送电源连接信号；所述充电电源开关控制电路用于响应所述电源连接信号连接所述充电电源电路和所述继电器矩阵。
[0011]一实施例中，所述控制处理器还用于当电量最大的所述电池单元与电量最小的所述电池单元的电量差小于一第二预设值时，向所述电源闭环控制电路发送电源关闭信号；所述电源闭环控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于BMS的主动均衡控制电路，用于对电池组的充放电均衡控制，其特征在于，所述主动均衡控制电路包括电池监测电路、控制处理器、电源闭环控制电路、充电电源电路、开关矩阵和继电器矩阵；所述电池监测电路与所述控制处理器连接；所述电池监测电路用于监测所述电池组中每个电池单元的电量信息；所述控制处理器与所述电源闭环控制电路连接；所述控制处理器用于当任意两个所述电池单元的电量的差值大于一第一预设值时，向所述电源闭环控制电路发送电源开启信号；所述电源闭环控制电路与所述充电电源电路连接；所述电源闭环控制电路用于响应所述电源开启信号，向所述充电电源电路发送电源使能信号；所述充电电源电路与所述继电器矩阵连接；所述充电电源电路用于响应所述电源使能信号向所述继电器矩阵输出一预设电压值的充电电流源；所述继电器矩阵包括与所述电池单元数量相同的继电器单元，每个继电器单元与一个所述电池单元连接；所述开关矩阵包括与所述继电器单元数量相同的开关单元，每个开关单元与一个所述继电器单元连接；所述开关单元用于向连接的所述继电器单元发送充电连接信号；所述继电器单元用于响应所述充电连接信号，连接所述充电电流源和所述电池单元，以对所述电池单元进行充电；所述控制处理器还与所述开关矩阵连接；所述控制处理器还用于依据每个所述电池单元的电量信息获取电量最低的所述电池单元，并向所述开关矩阵发送充电开启信号；所述开关矩阵发还用于响应所述充电开启信号向连接电量最低的所述电池单元的所述继电器单元发送所述充电连接信号；连接电量最低的所述电池单元的所述继电器单元响应所述充电连接信号，连接所述充电电流源和电池电量最低的所述电池单元，以对电池电量最低的所述电池单元进行充电。2.如权利要求1所述的主动均衡控制电路，其特征在于，还包括充电保护电路，与所述控制处理器连接；所述充电保护电路用于监测所述电池单元的充电电压和/或充电电流，并当所述充电电压或所述充电电流大于预设值时，向所述控制处理器发送保护启动信号；所述控制处理器还用于响应所述保护启动信号向所述电源闭环控制电路发送电源关闭信号；所述电源闭环控制电路还用于响应所述电源关闭信号，停止向所述充电电源电路发送电源使能信号，以用所述充电电源电路停止输出充电电流源。3.如权利要求2所述的主动均衡控制电路，其特征在于，所述充电保护电路包括过流保护电路；所述过流保护电路包括电流采样比较电路和电流保护信号输出电路；所述电流采样比较电路用于获取所述电池单元的充电电流采样信号，并将所述充电电流采样信号转化为电压信号后再与一第一预设电压信号进行比较；当所述充电电流采样信号转化的电压信号大于所述第一预设电压信号时输出采样电流比较结果信号给所述电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘文武，何荣桥，刘刚，魏巍，
申请(专利权)人：深圳时代能创能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：