【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池电路，具体涉及一种锂电池bms主动均衡电路。
技术介绍
1、锂电池应用的主要问题是电池成组应用问题，为解决“电池一致性问题”，业内普遍使用电池均衡技术，目前，业界把主流电池均衡技术分为被动均衡法（能耗分流法）和主动均衡法（能量转换法）。
2、被动均衡法，通过放电均衡的办法让电池组内的电池电压趋于一致，在传统能耗型bms系统中，以被动均衡为主，采用单体电池并联分流能耗电阻的方式，且只能在充电过程中做均衡工作，多余的能量被消耗到消耗电阻上，效率为零；同时，均衡电流很小，通常小于100ma，对大容量电池的作用可忽略不计。
3、主动均衡法，针对电池在使用过程中产生的容量个体，及自放电率产生的电压差异进行主动均衡。其主要功能是在电池组充电、放电或放置过程中，都可在电池组内部对电池单体之间的差异性进行主动均衡，以消除电池成组后由于自身和使用过程中产生的各种不一致性，主动均衡法目前主要有如下几种方式：
4、1.dc/cd双向有源均衡电路，此方式在充电、放电和静态过程中均能做均衡，但仍存在两大问题：一是技术复杂，成本高，实现较为困难；二是采用此方法的pcb板子尺寸体积较大，占据较大空间尺寸。
5、2.飞度电容法和飞度电感法，此方法是每一节电池并联一个电容（或电感），通过开关这个电容既可以并联到本身这节电池上，也可以并联到相邻的电池，当某节电池电压过高，首先将电容与电池并联，电容电压与电池一致，然后将电容切换到相邻的电池，电容给电池放电，实现能量的转移；但是该方法只能在相邻电芯做能
6、因此，急需一种硬件成本低且均衡效率高的主动均衡电路。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种锂电池bms主动均衡电路，采用奇偶总线和超级电容进行电池的主动均衡，通过控制开关时隙和能量双向交换，将整组电池的单体最高电芯能量摆渡到超级电容上，然后再将超级电容当中的能量摆渡到单体最低电芯上，最终达到主动均衡的目的，本专利技术无需采用专用均衡ic或者多隔离dcdc等高成本器件，硬件成本低且均衡效率高。
2、本专利技术提供了如下的技术方案：
3、为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂电池bms主动均衡电路，包括电池组，所述电池组包括n个串联的单体电芯，还包括n+1个开关控制模块和两个总线切换平衡正负极模块以及一个超级电容双向能量交换模块，所述开关控制模块、总线切换平衡正负极模块和超级电容双向能量交换模块均分别与mcu连接；其中，n个串联的单体电芯设有n+1个连接节点，每个连接节点处串接有一个开关控制模块，n+1个开关控制模块按连接节点顺序分为第基数个数的开关控制模块和第偶数个数的开关控制模块，其中，第基数个数的开关控制模块均与第一总线切换平衡正负极模块连接，第偶数个数的开关控制模块均与第二总线切换平衡正负极模块连接，第一总线切换平衡正负极模块和第二总线切换平衡正负极模块均与超级电容双向能量交换模块连接，n为大于等于二的正整数。
4、优选的，所述开关控制模块为：与mcu连接的一端输出为高电平时，开关控制模块导通；与mcu连接的一端输出为低电平时，开关控制模块断开。
5、进一步的，第基数个数的开关控制模块中包括第一开关控制模块，第一开关控制模块与单体电芯的连接节点ji_1连接的一端还与mos管q30的漏极连接，mos管q30的源极和栅极之间正向串接有二极管d16，mos管q30的栅极与三极管q26的集电极连接，三极管q26的发射极接入12v供电电压，三极管q26的发射极与基极之间串接有电容c22，电容c22的两端并联有电阻r49，三极管q26的基极还串联电阻r50后与mos管q29的漏极连接，mos管q29的源极接地，mos管q29的源极和栅极之间串接有电阻r60，电阻r60的两端并联有电容c28，mos管q29的栅极串联电阻r55后与mcu的驱动管脚ctr_1连接；mos管q30的源极和栅极之间还并联有电容c29和电阻r59，mos管q30的源极与mos管q28的源极连接，mos管q30的栅极与mos管q28的栅极连接，mos管q28的漏极为与第一总线切换平衡正负极模块连接的odd_bus端。
6、进一步的，第偶数个数的开关控制模块中包括第二开关控制模块，第二开关控制模块与单体电芯的连接节点ji_2连接的一端还与mos管q22的漏极连接，mos管q22的源极和栅极之间正向串接有二极管d12，mos管q22的栅极与三极管q19的集电极连接，三极管q19的发射极接入12v供电电压，三极管q19的发射极与基极之间串接有电容c18，电容c18的两端并联有电阻r38，三极管q19的基极还串联电阻r40后与mos管q21的漏极连接，mos管q21的源极接地，mos管q21的源极和栅极之间串接有电阻r47，电阻r47的两端并联有电容c20，mos管q21的栅极串联电阻r43后与mcu的驱动管脚ctr_2连接；mos管q22的源极和栅极之间还并联有电容c21和电阻r46，mos管q22的源极与mos管q20的源极连接，mos管q22的栅极与mos管q20的栅极连接，mos管q20的漏极为与第二总线切换平衡正负极模块连接的even_bus端。
7、进一步的，第一总线切换平衡正负极模块与mcu连接的odd_to_vcc端还串联电阻r4后与mos管q2的栅极连接，mos管q2的源极接地，mos管q2的源极和栅极之间串接有电阻r5，电阻r5的两端并联有电容c2，mos管q2的漏极串接电阻r2后与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射极接入12v供电电压，三极管q1的发射极与基极之间串接有电容c1，电容c1的两端并联有电阻r1，三极管q1的集电极还分别与mos管u2和mos管u3的栅极连接，mos管u2的漏极为even_bus端，mos管u2的源极和栅极之间正向串接有二极管d1，二极管d1的两端并联有电阻r3，mos管u2的源极与mos管u1的源极连接，mos管u2的栅极与mos管u1的栅极连接，mos管u1的漏极接地，mos管u3的漏极为odd_bus端，mos管u3的源极和栅极之间正向串接有二极管d2，二极管d2的两端并联有电阻r6，mos管u3的源极与mos管u4的源极连接，mos管u3的栅极与mos管u4的栅极连接，mos管u4的漏极为cell_bal端。
8、进一步的，第二总线切换平衡正负极模块与mcu连接的even_to_vcc端还串联电阻r12后与mos管q6的栅极连接，mos管q6的源极接地，mos管q6的源极和栅极之间串接有电阻r14，电阻r14的两端并联有电容c5，mos管q6的漏极串接电阻r10后与三极管q4的基极连接，三极管q4的发射极接入12v供电电压，三极管q4的发射极与基极之间串接有电容c4，电容c4的两端并联有电阻r8，三极管q4的集电极还分别与mos管u6和mos管u7的栅极连接，mos管u6的漏极为eve本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂电池BMS主动均衡电路，包括电池组，所述电池组包括N个串联的单体电芯，其特征在于，还包括N+1个开关控制模块和两个总线切换平衡正负极模块以及一个超级电容双向能量交换模块，所述开关控制模块、总线切换平衡正负极模块和超级电容双向能量交换模块均分别与MCU连接；其中，N个串联的单体电芯设有N+1个连接节点，每个连接节点处串接有一个开关控制模块，N+1个开关控制模块按连接节点顺序分为第基数个数的开关控制模块和第偶数个数的开关控制模块，其中，第基数个数的开关控制模块均与第一总线切换平衡正负极模块连接，第偶数个数的开关控制模块均与第二总线切换平衡正负极模块连接，第一总线切换平衡正负极模块和第二总线切换平衡正负极模块均与超级电容双向能量交换模块连接，N为大于等于二的正整数。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池BMS主动均衡电路，其特征在于，所述开关控制模块为：与MCU连接的一端输出为高电平时，开关控制模块导通；与MCU连接的一端输出为低电平时，开关控制模块断开。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池BMS主动均衡电路，其特征在于：第基数个数的开关控制模块中包括第
4.根据权利要求3所述的一种锂电池BMS主动均衡电路，其特征在于：第偶数个数的开关控制模块中包括第二开关控制模块，第二开关控制模块与单体电芯的连接节点JI_2连接的一端还与MOS管Q22的漏极连接，MOS管Q22的源极和栅极之间正向串接有二极管D12，MOS管Q22的栅极与三极管Q19的集电极连接，三极管Q19的发射极接入12V供电电压，三极管Q19的发射极与基极之间串接有电容C18，电容C18的两端并联有电阻R38，三极管Q19的基极还串联电阻R40后与MOS管Q21的漏极连接，MOS管Q21的源极接地，MOS管Q21的源极和栅极之间串接有电阻R47，电阻R47的两端并联有电容C20，MOS管Q21的栅极串联电阻R43后与MCU的驱动管脚CTR_2连接；MOS管Q22的源极和栅极之间还并联有电容C21和电阻R46，MOS管Q22的源极与MOS管Q20的源极连接，MOS管Q22的栅极与MOS管Q20的栅极连接，MOS管Q20的漏极为与第二总线切换平衡正负极模块连接的EVEN_BUS端。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池BMS主动均衡电路，其特征在于：第一总线切换平衡正负极模块与MCU连接的ODD_TO_VCC端还串联电阻R4后与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的源极和栅极之间串接有电阻R5，电阻R5的两端并联有电容C2，MOS管Q2的漏极串接电阻R2后与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接入12V供电电压，三极管Q1的发射极与基极之间串接有电容C1，电容C1的两端并联有电阻R1，三极管Q1的集电极还分别与MOS管U2和MOS管U3的栅极连接，MOS管U2的漏极为EVEN_BUS端，MOS管U2的源极和栅极之间正向串接有二极管D1，二极管D1的两端并联有电阻R3，MOS管U2的源极与MOS管U1的源极连接，MOS管U2的栅极与MOS管U1的栅极连接，MOS管U1的漏极接地，MOS管U3的漏极为ODD_BUS端，MOS管U3的源极和栅极之间正向串接有二极管D2，二极管D2的两端并联有电阻R6，MOS管U3的源极与MOS管U4的源极连接，MOS管U3的栅极与MOS管U4的栅极连接，MOS管U4的漏极为CELL_BAL端。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池BMS主动均衡电路，其特征在于：第二总线切换平衡正负极模块与MCU连接的EVEN_TO_VCC端还串联电阻R12后与MOS管Q6的栅极连接，MOS管Q6的源极接地，MOS管Q6的源极和栅极之间串接有电阻R14，电阻R14的两端并联有电容C5，MO...
【技术特征摘要】
1.一种锂电池bms主动均衡电路，包括电池组，所述电池组包括n个串联的单体电芯，其特征在于，还包括n+1个开关控制模块和两个总线切换平衡正负极模块以及一个超级电容双向能量交换模块，所述开关控制模块、总线切换平衡正负极模块和超级电容双向能量交换模块均分别与mcu连接；其中，n个串联的单体电芯设有n+1个连接节点，每个连接节点处串接有一个开关控制模块，n+1个开关控制模块按连接节点顺序分为第基数个数的开关控制模块和第偶数个数的开关控制模块，其中，第基数个数的开关控制模块均与第一总线切换平衡正负极模块连接，第偶数个数的开关控制模块均与第二总线切换平衡正负极模块连接，第一总线切换平衡正负极模块和第二总线切换平衡正负极模块均与超级电容双向能量交换模块连接，n为大于等于二的正整数。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池bms主动均衡电路，其特征在于，所述开关控制模块为：与mcu连接的一端输出为高电平时，开关控制模块导通；与mcu连接的一端输出为低电平时，开关控制模块断开。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池bms主动均衡电路，其特征在于：第基数个数的开关控制模块中包括第一开关控制模块，第一开关控制模块与单体电芯的连接节点ji_1连接的一端还与mos管q30的漏极连接，mos管q30的源极和栅极之间正向串接有二极管d16，mos管q30的栅极与三极管q26的集电极连接，三极管q26的发射极接入12v供电电压，三极管q26的发射极与基极之间串接有电容c22，电容c22的两端并联有电阻r49，三极管q26的基极还串联电阻r50后与mos管q29的漏极连接，mos管q29的源极接地，mos管q29的源极和栅极之间串接有电阻r60，电阻r60的两端并联有电容c28，mos管q29的栅极串联电阻r55后与mcu的驱动管脚ctr_1连接；mos管q30的源极和栅极之间还并联有电容c29和电阻r59，mos管q30的源极与mos管q28的源极连接，mos管q30的栅极与mos管q28的栅极连接，mos管q28的漏极为与第一总线切换平衡正负极模块连接的odd_bus端。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池bms主动均衡电路，其特征在于：第偶数个数的开关控制模块中包括第二开关控制模块，第二开关控制模块与单体电芯的连接节点ji_2连接的一端还与mos管q22的漏极连接，mos管q22的源极和栅极之间正向串接有二极管d12，mos管q22的栅极与三极管q19的集电极连接，三极管q19的发射极接入12v供电电压，三极管q19的发射极与基极之间串接有电容c18，电容c18的两端并联有电阻r38，三极管q19的基极还串联电阻r40后与mos管q21的漏极连接，mos管q21的源极接地，mos管q21的源极和栅极之间串接有电阻r47，电阻r47的两端并联有电容c20，mos管q21的栅极串联电阻r43后与mcu的驱动管脚ctr_2连接；mos管q22的源极和栅极之间还并联有电容c21和电阻r46，mos管q22的源极与mos管q20的源极连接，mos管q22的栅极与mos管q20的栅极连接，mos管q20的漏极为与第二总线切换平衡正负极模块连接的even_bus端。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池bms主动均衡电路，其特征在于：第一总线切换平衡正负极模块与mcu连接的odd_to_vcc端还串联电阻r4后与mos管q2的栅极连接，mos管q2的源极接地，mos管q2的源极和栅极之间串接有电阻r5，电阻r5的两端并联有电容c2，mos管q2的漏极串接电阻r2后与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射极接入12v供电电压，三极管q1的发射极与基极之间串接有电容c1，电容c1的两端并联有电阻r1，三极管q1的集电极还分别与mos管u2和mos管u3的栅极连接，mos管u2的漏极为even_bus端，mos管u2的源极和栅极之间正向串接有二极管d1，二极管d1的两端并联有电阻r3，mos管u2的源极与mos管u1的源极连接，mos管u2的栅极与mos管u1的栅极连接，mos管u1的漏极接地，mos管u3的漏极为odd_bus端，mos管u3的源极和栅极之间正向串接有二极管d2，二极管d2的两端并联有电阻r6，mos管u3的源极与mos管u4的源极连接，mos...
【专利技术属性】
技术研发人员：符特精，余树军，
申请(专利权)人：合肥安轩能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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