本發(fā)明涉及一種被動均衡失效保護(hù)電路和一種電池組，屬于電池組被動均衡技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰電池在使用過程中存在的不一致性嚴(yán)重影響到了鋰電池組充放電性能的發(fā)揮，基于業(yè)內(nèi)提出了各種各樣的BMS均衡解決方案。被動均衡方案由于電路簡單、體積小、成本低，在解決電池組電量均衡方面有著廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的被動均衡方案為：每個單體電池兩端均并聯(lián)有一條被動均衡線路，被動均衡線路上串設(shè)有控制開關(guān)和均衡電阻，如圖1所示，圖1以兩個單體電池的被動均衡線路為例?？刂崎_關(guān)S接收系統(tǒng)指令后閉合對目標(biāo)單體電池進(jìn)行均衡放電，提高單體電池間電壓的一致性。控制開關(guān)根據(jù)控制器的指令通斷以實現(xiàn)開啟均衡與關(guān)斷均衡。所以，控制開關(guān)的可靠性至關(guān)重要，一旦系統(tǒng)失效沒有發(fā)出控制開關(guān)S的斷開指令，或者有一路或者多路控制開關(guān)S發(fā)生粘連、短路等現(xiàn)象，則控制開關(guān)失效無法正常斷開，會一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，實際電路變?yōu)榫怆娮鑂直接與對應(yīng)的單體電池并聯(lián)，被動均衡BMS的均衡功能將失效，單體電池會一直對均衡電阻R放電，均衡電阻R持續(xù)消耗電能，造成單體電池過放，直至單體電池失效，影響該單體電池及整個電池組的正常使用和安全運行，甚至可能對系統(tǒng)造成更加嚴(yán)重的故障。因此，對被動均衡電路進(jìn)行失效保護(hù)是未來研究的重點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種被動均衡失效保護(hù)電路，用以解決當(dāng)控制開關(guān)無法斷開時會造成單體電池過放的問題。本發(fā)明同時提供一種電池組。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種被動均衡失效保護(hù)電路，用于并聯(lián)在對應(yīng)的單體電池的兩端，所述保護(hù)電路上串設(shè)有控制開關(guān)和均衡電阻，所述保護(hù)電路上還串設(shè)有具有設(shè)定導(dǎo)通壓降的器件。

所述器件為一個二極管。

所述器件為由至少兩個二極管串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

所述均衡電阻并聯(lián)有指示支路，所述指示支路上串設(shè)有發(fā)光器件。

所述發(fā)光器件為發(fā)光二極管。

一種電池組，包括至少兩個單體電池，各單體電池的兩端并聯(lián)有被動均衡失效保護(hù)電路，所述保護(hù)電路上串設(shè)有控制開關(guān)和均衡電阻，所述保護(hù)電路上還串設(shè)有具有設(shè)定導(dǎo)通壓降的器件。

所述器件為一個二極管。

所述器件為由至少兩個二極管串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

所述均衡電阻并聯(lián)有指示支路，所述指示支路上串設(shè)有發(fā)光器件。

所述發(fā)光器件為發(fā)光二極管。

本發(fā)明提供的被動均衡失效保護(hù)電路與傳統(tǒng)的均衡線路的區(qū)別在于：線路中還串設(shè)有具有一定導(dǎo)通壓降的器件，當(dāng)系統(tǒng)沒有發(fā)出斷開指令或者控制開關(guān)發(fā)生粘連、短路等現(xiàn)象而導(dǎo)致控制開關(guān)沒有斷開時，均衡電阻持續(xù)消耗單體電池的電能，但是，由于串設(shè)的器件具有一定的導(dǎo)通壓降，使得單體電池在電壓降到該導(dǎo)通壓降時，該器件就不再導(dǎo)通，使單體電池的電壓鉗位在該器件的導(dǎo)通壓降，進(jìn)而使電壓不低于安全值，避免單體電池過放，從而避免對單體電池及整個電池組的正常使用和安全運行造成影響，防止電池系統(tǒng)出現(xiàn)更嚴(yán)重的故障。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的被動均衡線路與單體電池的連接關(guān)系示意圖；

圖2是被動均衡失效保護(hù)電路的其中一個實施方式與單體電池的連接關(guān)系示意圖；

圖3是被動均衡失效保護(hù)電路的另一個實施方式與單體電池的連接關(guān)系示意圖；

圖4-a是二極管串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-b是二極管并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-c是二極管混聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

電池組實施例

如圖2所示，本實施例中的電池組包括至少兩個串聯(lián)設(shè)置的單體電池，每個單體電池的兩端均并聯(lián)有被動均衡失效保護(hù)電路。由于電池組中的單體電池部分屬于常規(guī)技術(shù)，這里就不再具體描述，以下對被動均衡失效保護(hù)電路進(jìn)行具體說明。

圖2中以其中兩個單體電池并聯(lián)的被動均衡失效保護(hù)電路為例。如圖2所示，被動均衡失效保護(hù)電路中串設(shè)有均衡電阻R、控制開關(guān)S和二極管D，這三個器件之間沒有嚴(yán)格的位置關(guān)系，只要串設(shè)在該保護(hù)電路中即可，但是，毫無疑義地，為了保證該保護(hù)電路正常運行，二極管D的位置可以任意調(diào)整，但是陽極和陰極的方向不能改變，即二極管D的陽極需要直接或者通過其他器件連接單體電池的正極，二極管D的陰極需要直接或者通過其他器件連接單體電池的負(fù)極。本實施例給出一種具體的位置關(guān)系，其中，如圖2所示，單體電池的正極接均衡電阻R的一端，均衡電阻R的另一端接控制開關(guān)S的一端，控制開關(guān)S的另一端接二極管D的陽極，二極管D的陰極接單體電池的負(fù)極?？刂崎_關(guān)S可以是繼電器、MOS管、三極管、光MOS等電控型開關(guān)器件。

當(dāng)某一個或者幾個單體電池電壓過高時，對應(yīng)的控制開關(guān)S接收到閉合指令而閉合，單體電池通過均衡電阻R和二極管D放電；當(dāng)單體電池的電壓正常時，控制開關(guān)S接到斷開指令而斷開，單體電池停止放電。

控制開關(guān)S根據(jù)接收到的控制指令進(jìn)行閉合或者關(guān)斷，實現(xiàn)對單體電池的均衡放電或者停止放電。電池組運行過程中，如果系統(tǒng)失效沒發(fā)出控制開關(guān)S的斷開指令或者某一個或者多個控制開關(guān)S意外損壞(比如粘連、短路等故障)而無法斷開，對應(yīng)的單體電池持續(xù)對均衡電阻R放電，但是由于二極管D的導(dǎo)通壓降的存在，使得單體電池電壓放電到該導(dǎo)通壓降時，二極管D不再導(dǎo)通，單體電池的電壓被限制于導(dǎo)通壓降，所以，將該導(dǎo)通壓降的電壓稱為單體電池電壓的安全值。因此，在二極管D具備導(dǎo)通壓降的特性的情況下，即使控制開關(guān)S無法斷開，二極管D也會把單體電池電壓鉗位至二極管的導(dǎo)通壓降，使單體電池的電壓不低于安全值，保證單體電池不過放，避免系統(tǒng)出現(xiàn)更嚴(yán)重的故障。而且，還可以根據(jù)電池放電特性選擇合適的二極管，使二極管的導(dǎo)通壓降滿足條件，最終目的是使單體電池電壓不低于二極管的導(dǎo)通壓降，即導(dǎo)通電壓。

另外，二極管的單向?qū)ㄐ砸部梢员苊饩饩€路反接時造成在特定應(yīng)用場合單體電池持續(xù)放電的問題。在特定應(yīng)用場合，如果錯誤的把現(xiàn)有技術(shù)中的被動均衡線路反接也會引起均衡功能失效，單體電池持續(xù)對均衡電阻放電，造成單體電池過放或者均衡電路燒毀，嚴(yán)重影響系統(tǒng)可靠性，所以，本發(fā)明提供的保護(hù)電路中，利用二極管D的單向?qū)ㄐ?，使電池只能按單向電流方向放電，在特定?yīng)用場合均衡電路反接時，不會自動持續(xù)放電，提高了系統(tǒng)的安全性及可靠性。

所以，該被動均衡失效保護(hù)電路既可以用于控制開關(guān)S失效保護(hù)，又可以用于均衡線路反接保護(hù)。而且，應(yīng)用于不同電池類型時，只需依據(jù)電池的放電曲線選擇合適的二極管，使二極管的導(dǎo)通壓降滿足要求即可。

進(jìn)一步地，圖3為本發(fā)明提供的被動均衡失效保護(hù)電路的另一種實施方式，是在圖2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案。如圖3所示，均衡電阻R的兩端并聯(lián)有一條支路，本實施例將該支路稱為指示支路，該指示支路上串設(shè)有電阻R'與發(fā)光器件，該發(fā)光器件以發(fā)光二極管LED為例。

當(dāng)某一個或者幾個單體電池電壓過高時，對應(yīng)的控制開關(guān)S接收到閉合指令而閉合，單體電池通過均衡電阻R和二極管D放電，同時，指示支路中的發(fā)光二極管LED會被點亮，表明單體電池在放電；當(dāng)單體電池的電壓正常時，控制開關(guān)S接到斷開指令而斷開，單體電池停止放電，發(fā)光二極管LED熄滅，表示單體電池沒有放電。

而且，與圖2對應(yīng)的實施方式同理，根據(jù)電池放電特性選擇合適的二極管D，可以使單體電池電壓不低于二極管D的導(dǎo)通電壓。即使系統(tǒng)失效沒發(fā)出控制開關(guān)S斷開指令或控制開關(guān)S失效造成控制開關(guān)S無法斷開時，二極管D會把單體電池電壓鉗位至二極管D的導(dǎo)通壓降，保證單體電池不過放，同時，當(dāng)單體電池電壓鉗位至二極管D的導(dǎo)通電壓時，發(fā)光二極管LED熄滅。

所以，通過發(fā)光二極管LED的發(fā)光情況能夠直觀獲知對應(yīng)的單體電池是否在放電。

因此，通過上述兩個實施例可以看出，該被動均衡失效保護(hù)電路具有以下優(yōu)點：

(1)在控制開關(guān)無法斷開時利用二極管進(jìn)行鉗位，避免單體電池過放；

(2)在特定應(yīng)用場合，避免均衡線路反接造成的單體電池持續(xù)放電；

(3)電路結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、便于實現(xiàn)，具有一定的通用性和擴(kuò)展性，能夠提高被動均衡的可靠性、安全性。

另外，上述實施例中，保護(hù)電路中串設(shè)的是單個二極管，作為其他的實施方式，實現(xiàn)具有導(dǎo)通壓降和單向?qū)ㄐ缘慕Y(jié)構(gòu)除了單個二極管之外，還可以是由至少兩個二極管串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)，如圖4-a、圖4-b和圖4-c所示。而且，上述實施例中，同時利用了二極管的具有導(dǎo)通壓降的特性和單向?qū)ㄐ阅軌蚪鉀Q不止一個技術(shù)問題，這是一種優(yōu)化的實施方式，其實只利用二極管的導(dǎo)通壓降這一特性就能夠解決目前存在的技術(shù)缺陷——控制開關(guān)無法斷開時會造成單體電池過放。所以，刨去單向?qū)ㄐ?，只談具有?dǎo)通壓降的器件的話，那么，由于只具有導(dǎo)通壓降特性的器件可能不止二極管這一種，所以，本發(fā)明保護(hù)的被動均衡失效保護(hù)電路中的具有導(dǎo)通壓降的器件除了二極管之外，還可以是其他同樣具有設(shè)定的，即一定導(dǎo)通壓降這一特性的器件。

被動均衡失效保護(hù)電路實施例

由于本實施例中的被動均衡失效保護(hù)電路在上述電池組實施例中已做出了詳細(xì)地描述，這里就不再具體說明。

以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。