【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池均衡技术，尤其涉及了一种电池的在线均衡装置。
技术介绍
1、随着锂电池在新能源产业中的大量应用，电芯容量、内阻等性能差异导致系统总容量下降，并容易造成电芯过充、过放，进一步增大电芯不一致性。为此，一般采用主动均衡技术，把电压偏高的单体电池的电能转移到电压偏低的单体电池中去，从而实现在充电和放电时的实时均衡，发挥出每节电池的潜力，并保证每节电池同时充满或放空，延长系统的寿命。
2、当前工程应用较多采用电感储能均衡方案，此方案需要多mos管快速频繁开关，多mos管开关协同时序要求高，一般需要专用驱动芯片，系统成本高，设计难度高。高频带载开关会增加mos管损坏风险，且mos管损坏后不能快速识别，可能造成电池短路，安全风险较高。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中电池进行在线均衡时其需要驱动芯片进行驱动在线切换操作麻烦的问题，通过开关矩阵将所需均衡电芯连接到双向隔离电源次级侧，通过双向隔离电源模块对电芯进行充电或放电。双向隔离电源模块工作使能端和电能传输方向由微控制器控制。提供了一种电池的在线均衡装置。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
3、包括微控制器、电池单体电压及温度采集模块、隔离双向dc/dc电源模块和开关单元；电池单体电压及温度采集模块将采集的电池单体电压及温度数据传送至微控制器；微控制器通过对采集的电压和采集的温度判断，确定电池模组中需要均衡的电芯，电压低的电芯进行充电，电压高的电芯进行
4、作为优选，开关单元包括互斥单元、mos管开关阵列及驱动单元；mos管开关阵列包括数组开关阵列单元，且开关阵列单元与驱动单元一一对应，mos管开关阵列单元用于选择均衡的电芯，互斥单元用于控制mos管开关阵列单元的导通状态，驱动单元用于驱动mos管开关阵列单元。
5、作为优选，还包括自检单元，自检单元用于对mos管开关阵列单元进行检测。
6、作为优选，mos管开关阵列单元包括正极mos管开关阵列和负极mos管开关阵列；负极mos管开关阵列与正极mos管开关阵列之间连接有二极管，二极管的阴极连接en。
7、作为优选，正极mos管开关阵列和负极mos管开关阵列均包括两个串联的n-mos管；两个串联的n-mos管的s极和g极相互连接，n-mos管s极和g极之间连接有电阻和齐纳二极管；负极mos管开关阵列的n-mos管g极为开关单元驱动信号输入端en。
8、作为优选，驱动单元包括p-mos管t5、二极管、限流电阻r9和上拉电阻r8；p-mos管t5与二极管串联，限流电阻r9和驱动信号上拉电阻r8；p-mos管g极为控制信号，由互斥电路输出；且p-mos管s极与p-mos管d极的耐压和二极管反向耐压高于电池模组的最高电压。
9、作为优选，互斥单元包括多路复用器和单路信号互斥电路；多路复用器的c1端、c2端、c3端为多路复用器的控制信号，多路复用器使能控制引脚enb通过单路信号互斥电路连接c4端；多路复用器的c_en端连接多路复用开关公共端d。
10、作为优选，单路信号互斥电路包括pnp三极管q1和npn三极管q2，及限流电阻组成电平转换电路；当多路复用开关enb为高电平有效，则pnp三极管q1后端连接npn三极管q4进行电平转换，使pnp三极管q1导通时enb1输出低电平；当多路复用开关enb为低电平有效，则在npn三极管q2后端连接pnp三极管q3进行电平转换，使npn三极管q2导通时enb2输出高电平。
11、作为优选，自检单元包括正极检测电路与负极检测电路；正负极检测电路与负极检测电路结构相同。
12、作为优选，正极检测电路包括检测开关k11、受控开关k12和mos管开关k13；电池模组正极bat+通过受控开关k12接点、检测开关k11驱动端、限流电阻rz1与直流母线负极vbus-相连接；当受控开关k12闭合后，电池模组正极bat+与直流母线负极vbus-接通；正常情况下此两点之间没有电位差，不会在检测回路上产生电流。mos管开关k13为开关矩阵与直流母线负极vbus-相连的mos管，当mos管导通或击穿，则mos管开关k13闭合，此时直流母线负极vbus-与电池模组中间点接通，电池模组正极bat+与直流母线负极vbus-之间存在电位差产生电流驱动检测开关k11动作，微控制器通过检测信号ck1判定存在mos管开关阵列损坏；
13、负极检测电路包括检测开关k21、受控开关k22和mos管开关k23；电池模组负极bat-通过受控开关k22接点、检测开关k21驱动端、限流电阻rz2与直流母线正极vbus+相连接；当受控开关k22闭合后，电池模组负极bat-与直流母线正极vbus+接通；正常情况下此两点之间没有电位差，不会在检测回路上产生电流。mos管开关k23为开关矩阵与直流母线正极vbus+相连的mos管，当mos管导通或击穿，则mos管开关k23闭合，此时直流母线正极vbus+与电池模组中间点接通，电池模组负极bat-与直流母线正极vbus+之间存在电位差产生电流驱动检测开关k21动作，微控制器通过检测信号ck2判定存在mos管开关阵列损坏。
14、本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
15、本专利技术相较于目前行业常用的电感储能式和反激变压器转移式均衡方案，本专利技术mos管开关阵列无需高频切换，无需带载切换，mos管性能要求降低，驱动电路简单，无需专用驱动芯片，具有成本优势。
16、本专利技术具有mos管开关阵列互斥电路，有效避免软件操作错误导致电池短路风险。
17、本专利技术具有mos管开关阵列自检电路，能够快速识别mos管故障，并禁用均衡功能，具有更高安全性。
18、本专利技术均衡装置将电芯充放电能量转换到供电模块，通过供电模块实现多模组之间能量转移，实现跨模组的电池均衡功能。
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1.一种电池的在线均衡装置，包括微控制器、电池单体电压及温度采集模块、隔离双向DC/DC电源模块和开关单元；电池单体电压及温度采集模块将采集的电池单体电压及温度数据传送至微控制器；微控制器通过对采集的电压和采集的温度判断，确定电池模组中需要均衡的电芯，电压低的电芯进行充电，电压高的电芯进行放电；其特征在于，还包括开关单元，微控制器通过控制开关单元选择均衡的电芯。
2.根据权利要求1所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，开关单元包括互斥单元、MOS管开关阵列及驱动单元；MOS管开关阵列包括数组开关阵列单元，且开关阵列单元与驱动单元一一对应，MOS管开关阵列单元用于选择均衡的电芯，互斥单元用于控制MOS管开关阵列单元的导通状态，驱动单元用于驱动MOS管开关阵列单元。
3.根据权利要求1所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，还包括自检单元，自检单元用于对MOS管开关阵列单元进行检测。
4.根据权利要求2所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，MOS管开关阵列单元包括正极MOS管开关阵列和负极MOS管开关阵列；负极MOS管开关阵列与正极MOS
5.根据权利要求4所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，正极MOS管开关阵列和负极MOS管开关阵列均包括两个串联的N-MOS管；两个串联的N-MOS管的S极和G极相互连接，N-MOS管S极和G极之间连接有电阻和齐纳二极管；负极MOS管开关阵列的N-MOS管G极为开关单元驱动信号输入端EN；正极MOS管开关阵列的G级与齐纳二极管连接，且齐纳二极管阴极连接输入端EN。
6.根据权利要求2所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，驱动单元包括P-MOS管T5、二极管、限流电阻R9和上拉电阻R8；P-MOS管T5与二极管串联，限流电阻R9和驱动信号上拉电阻R8；P-MOS管G极为控制信号，由互斥电路输出；且P-MOS管S极与P-MOS管D极的耐压和二极管反向耐压高于电池模组的最高电压。
7.根据权利要求2所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，互斥单元包括多路复用器和单路信号互斥电路；多路复用器的C1端、C2端、C3端为多路复用器的控制信号，多路复用器使能控制引脚ENB通过单路信号互斥电路连接C4端；多路复用器的C_EN端连接多路复用开关公共端D。
8.根据权利要求7所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，单路信号互斥电路包括PNP三极管Q1和NPN三极管Q2及限流电阻组成电平转换电路；当多路复用开关ENB为高电平有效，则PNP三极管Q1后端连接NPN三极管Q4进行电平转换，使PNP三极管Q1导通时ENB1输出低电平；当多路复用开关ENB为低电平有效，则在NPN三极管Q2后端连接PNP三极管Q3进行电平转换，使NPN三极管Q2导通时ENB2输出高电平。
9.根据权利要求3所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，自检单元包括正极检测电路与负极检测电路；正负极检测电路与负极检测电路结构相同。
10.根据权利要求9所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，正极检测电路包括检测开关K11、受控开关k12和MOS管开关K13；电池模组正极BAT+通过受控开关k12接点、检测开关K11驱动端、限流电阻Rz1与直流母线负极VBUS-相连接；当受控开关k12闭合后，电池模组正极BAT+与直流母线负极VBUS-接通；正常情况下此两点之间没有电位差，不会在检测回路上产生电流。MOS管开关K13为开关矩阵与直流母线负极VBUS-相连的MOS管，当MOS管导通或击穿，则MOS管开关K13闭合，此时直流母线负极VBUS-与电池模组中间点接通，电池模组正极BAT+与直流母线负极VBUS-之间存在电位差产生电流驱动检测开关K11动作，微控制器通过检测信号CK1判定存在MOS管开关阵列损坏；
...【技术特征摘要】
1.一种电池的在线均衡装置，包括微控制器、电池单体电压及温度采集模块、隔离双向dc/dc电源模块和开关单元；电池单体电压及温度采集模块将采集的电池单体电压及温度数据传送至微控制器；微控制器通过对采集的电压和采集的温度判断，确定电池模组中需要均衡的电芯，电压低的电芯进行充电，电压高的电芯进行放电；其特征在于，还包括开关单元，微控制器通过控制开关单元选择均衡的电芯。
2.根据权利要求1所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，开关单元包括互斥单元、mos管开关阵列及驱动单元；mos管开关阵列包括数组开关阵列单元，且开关阵列单元与驱动单元一一对应，mos管开关阵列单元用于选择均衡的电芯，互斥单元用于控制mos管开关阵列单元的导通状态，驱动单元用于驱动mos管开关阵列单元。
3.根据权利要求1所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，还包括自检单元，自检单元用于对mos管开关阵列单元进行检测。
4.根据权利要求2所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，mos管开关阵列单元包括正极mos管开关阵列和负极mos管开关阵列；负极mos管开关阵列与正极mos管开关阵列之间连接有二极管，二极管的阴极连接en。
5.根据权利要求4所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，正极mos管开关阵列和负极mos管开关阵列均包括两个串联的n-mos管；两个串联的n-mos管的s极和g极相互连接，n-mos管s极和g极之间连接有电阻和齐纳二极管；负极mos管开关阵列的n-mos管g极为开关单元驱动信号输入端en；正极mos管开关阵列的g级与齐纳二极管连接，且齐纳二极管阴极连接输入端en。
6.根据权利要求2所述的一种电池的在线均衡装置，其特征在于，驱动单元包括p-mos管t5、二极管、限流电阻r9和上拉电阻r8；p-mos管t5与二极管串联，限流电阻r9和驱动信号上拉电阻r8；p-mos管g极为控制信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘少波，翟金龙，刘兆斌，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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