本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池主動均衡電路。

背景技術(shù)：

鋰電池以其能量密度高、高低溫性能好、循環(huán)壽命長、無污染等特點，越來越多的應用于各種行業(yè)和領(lǐng)域，由于鋰電池的單節(jié)電池的電壓只有2.8v～4.2v，要獲得更高電壓和容量的電池，必須將多節(jié)電池串聯(lián)或并聯(lián)組成電池組。因此，為防止電池組中各節(jié)電池過充電或過放電，使各單節(jié)電池的電壓維持在合理范圍，從而延長電池組的使用壽命，并隨時了解電池組的工作狀態(tài)，必須為電池組配置一套電池管理系統(tǒng)。

電池組中的單體由于在制作過程中的工藝等原因，很難保證所有的單體具有很好的一致性，因此單體電池之間存在著差異，即使是同批次、同型號的電池，也存在容量、內(nèi)阻等方面的差異。在連續(xù)的充放電循環(huán)之后，會加劇這種單體的不一致性，將使得某些單體電池的容量加速衰減，并且在長期的使用過程中，這種差異會越來越大，進而導致動力電池組充放電時的不均衡。不均衡性對串聯(lián)電池組的性能影響很大，將會降低電池組的整體容量，降低電池組的總體使用效率，縮短電池組使用壽命。

針對這種情況，在電池管理系統(tǒng)中會增加均衡電路消除電芯之前的壓差，現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)中最常見的均衡方式為被動式均衡，通過電阻以熱能的形式將過多的能量消耗掉，達到各個電芯容量均衡，隨著這種均衡形式成本小電路簡單，但只能對過壓的電芯進行均衡，對欠壓的電芯無法實現(xiàn)均衡，且被動均衡的能量是直接損耗，造成了能量浪費，而且均衡所需要的時間長。

然而從未來bms發(fā)展來看，主動均衡形式會逐步替代被動均衡形式，雖然其電路復雜，但能量利用率高，均衡效率高，故而合適的主動均衡電路逐步被研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池主動均衡電路，針對鋰離子電池組中各個電芯進行主動均衡調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電芯之間的能量轉(zhuǎn)移，消除電芯之間的電壓差異，延長電池使用壽命。

本發(fā)明揭示了一種鋰離子電池主動均衡電路，包括六個電芯串聯(lián)組成的電池組，七條繼電器驅(qū)動線路，升壓模塊線路及降壓模塊線路，其中七條繼電器驅(qū)動線路分別接在六個電芯正負兩端，由bmu根據(jù)電壓采集模塊反饋的壓差信息，控制對應電芯均衡的開啟或斷開，所述升壓模塊線路對高的電芯進行升壓并給電池組內(nèi)其余電芯進行充電；所述降壓模塊線路對低的電芯進行降壓，并通過電池組內(nèi)其余電芯的電壓對該電芯充電。

所述升壓模塊線路包括boost升壓電路u2，共模電感l(wèi)5、l7，繼電器k7~k10，繼電器k15及場效應管q18、q22，其中繼電器k7和k10的輸入回路連接場效應管q18，繼電器k8和k9的輸入回路連接場效應管q19，繼電器k7和k8輸出回路的一端連接共模電感l(wèi)7的一個輸入端，繼電器k9和k10輸入回路的一端連接共模電感l(wèi)7的另一個輸入端，共模電感l(wèi)7的兩個輸入端連接boost升壓電路的輸入端，boost升壓電路的輸出端連接共模電感l(wèi)5的兩個輸入端，共模電感l(wèi)5的一個輸出端連接串聯(lián)電芯的負極，另一個輸出端連接繼電器k15輸出回路一端，輸出回路另一端連接串聯(lián)電芯的正極，繼電器k15的輸入回路連接場效應管q22，場效應管q18、q19、q22的柵極連接bmu的主控芯片，由主控芯片發(fā)送高低電平指令，控制場效應管的導通或斷開，從而控制繼電器k7~k10和k15通斷。

所述降壓模塊線路包括buck降壓電路u5，共模電感l(wèi)6、l7，繼電器k11~k14，繼電器k16及場效應管q20、q21、q23，其中繼電器k11和k14的輸入回路連接場效應管q20，繼電器k12和k13的輸入回路連接場效應管q21，繼電器k11和k12輸出回路的一端連接共模電感l(wèi)6的一個輸入端，繼電器k13和k14輸入回路的一端連接共模電感l(wèi)6的另一個輸入端，共模電感l(wèi)6的兩個輸入端連接buck升壓電路的輸出端，buck升壓電路的輸入端連接共模電感l(wèi)8的兩個輸入端，共模電感l(wèi)8的一個輸出端連接串聯(lián)電芯的負極，另一個輸出端連接繼電器k16輸出回路一端，輸出回路另一端連接串聯(lián)電芯的正極，繼電器k16的輸入回路連接場效應管q23，場效應管q20、q21、q23的柵極連接bmu的主控芯片，由主控芯片發(fā)送高低電平指令，控制場效應管的導通或斷開，從而控制繼電器k11~k14和k16通斷。

七條繼電器驅(qū)動線路包括繼電器k0~k6，場效應管q0~q6，且每條繼電器驅(qū)動線路均包括一個繼電器和一個場效應管，且繼電器輸出回路的一端連接電芯正負端，輸入回路與場效管連接，場效應管的柵極連接ems系統(tǒng)的主控芯片，由主控芯片控制場效應管的導通或斷開，從而控制繼電器的通斷，七條繼電器驅(qū)動線路中繼電器k0、k2、k4和k6輸出回路的連接繼電器k8、k10、k12和k14輸出回路，繼電器k1、k3和k5輸出回路連接繼電器k7、k9、k11和k13輸出回路。

作為優(yōu)選，所述升壓模塊電路中，奇數(shù)節(jié)電芯的通斷接入由場效應管q18配合繼電器k7和k10實現(xiàn)，偶數(shù)節(jié)電芯的通斷接入由場效應管q19配合繼電器k8和k9實現(xiàn)。

作為優(yōu)選，所述降壓模塊電路中，奇數(shù)節(jié)電芯的通斷接入由場效應管q20配合繼電器k11和k14實現(xiàn)，偶數(shù)節(jié)電芯的通斷接入由場效應管q21配合繼電器k12和k13實現(xiàn)。

所述繼電器為aa36f光耦繼電器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種鋰離子電池主動均衡電路，具有如下有益之處：采用了簡單的電路實現(xiàn)電池包內(nèi)部各個電芯的主動均衡調(diào)節(jié)，有效避免長時間壓差過大，影響電池使用壽命，同時本均衡電路只要出現(xiàn)壓差即開啟均衡調(diào)節(jié)，不限于是在充放電狀態(tài)還是靜止狀態(tài)。

將出現(xiàn)壓差的電芯與整個電池包電芯值進行對比判斷，既可以實現(xiàn)單電芯升壓給所有電芯充電，還可以實現(xiàn)所有電信降壓給當點心充電，兩種均衡條件自主選擇，確保均衡時能量的充分利用，整個電路損耗在10%以下。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所揭示的鋰離子電池主動均衡電路的電路原理圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

如圖1所示為本發(fā)明所揭示的一種鋰離子電池主動均衡電路一種形態(tài)，其包括五節(jié)串聯(lián)的電芯e1~e6，七條繼電器驅(qū)動線路，升壓模塊線路及降壓模塊線路，所述七條繼電器驅(qū)動線路分別接在六個電芯正負兩端，由ems系統(tǒng)根據(jù)電壓采集模塊反饋的壓差信息，控制對應電芯均衡的開啟或斷開，所述升壓模塊線路通過變壓器原邊和副邊的扎數(shù)比對高的電芯進行升壓并給電池組內(nèi)其余電芯進行充電具體值通過電芯最低電壓升壓致大于總壓；所述降壓模塊線路總電芯降壓至大于最低電芯電壓。

具體說來，所述升壓模塊線路包括boost升壓電路u2，共模電感l(wèi)5、l7，繼電器k7~k10，繼電器k15及場效應管q18、q19、q22，其中繼電器k7和k10的輸入回路連接場效應管q18，繼電器k8和k9的輸入回路連接場效應管q19，繼電器k7和k8輸出回路的一端連接共模電感l(wèi)7的一個輸入端，繼電器k9和k10輸入回路的一端連接共模電感l(wèi)7的另一個輸入端，共模電感l(wèi)7的兩個輸入端連接boost升壓電路的輸入端，boost升壓電路的輸出端連接共模電感l(wèi)5的兩個輸入端，共模電感l(wèi)5的一個輸出端連接串聯(lián)的六節(jié)電芯的負極，另一個輸出端連接繼電器k15輸出回路一端，輸出回路另一端連接串聯(lián)的六節(jié)電芯的正極，繼電器k15的輸入回路連接場效應管q22，場效應管q18、q19、q22的柵極連接bmu的主控芯片，由主控芯片發(fā)送高低電平指令，控制場效應管的導通或斷開，從而控制繼電器k7~k10和k15通斷。

所述降壓模塊線路包括buck降壓電路u5，共模電感l(wèi)6、l7，繼電器k11~k14，繼電器k16及場效應管q20、q21、q23，其中繼電器k11和k14的輸入回路連接場效應管q20，繼電器k12和k13的輸入回路連接場效應管q21，繼電器k11和k12輸出回路的一端連接共模電感l(wèi)6的一個輸入端，繼電器k13和k14輸入回路的一端連接共模電感l(wèi)6的另一個輸入端，共模電感l(wèi)6的兩個輸入端連接buck升壓電路的輸出端，buck升壓電路的輸入端連接共模電感l(wèi)8的兩個輸入端，共模電感l(wèi)8的一個輸出端連接串聯(lián)的六節(jié)電芯的負極，另一個輸出端連接繼電器k16輸出回路一端，輸出回路另一端連接串聯(lián)的六節(jié)電芯的正極，繼電器k16的輸入回路連接場效應管q23，場效應管q20、q21、q23的柵極連接ems系統(tǒng)的主控芯片，由主控芯片發(fā)送高低電平指令，控制場效應管的導通或斷開，從而控制繼電器k11~k14和k16通斷。

每條繼電器驅(qū)動線路均包括繼電器，場效應管及限流電阻，其中繼電器輸出回路的一端連接電芯，輸入回路與場效管連接，場效應管的柵極連接ems系統(tǒng)的主控芯片，由主控芯片發(fā)送高低電平指令，控制場效應管的導通或斷開，具體七條繼電器驅(qū)動線路包括繼電器k0~k6，場效應管q0~q6，限流電阻r7~14，其中繼電器k0，場效應管q0和限流電阻r14作為第一條驅(qū)動線路連接在電芯e1的負極，繼電器k1，場效應管q1和限流電阻r13作為第二條驅(qū)動線路連接在電芯e2的負極，繼電器k2，場效應管q2和限流電阻r12作為第三條驅(qū)動線路連接在電芯e3的負極，繼電器k3，場效應管q3和限流電阻r11作為第四條驅(qū)動線路連接在電芯e4的負極，繼電器k4，場效應管q4和限流電阻r10作為第五條驅(qū)動線路連接在電芯e5的負極，繼電器k5，場效應管q5和限流電阻r9作為第六條驅(qū)動線路連接在電芯e6的負極，繼電器k6，場效應管q6和限流電阻r8作為第七條驅(qū)動線路連接在電芯e6的正極，所述繼電器k0、k2、k4和k6輸出回路的另一端連接繼電器k8、k10、k12和k14輸出回路的一端，所述繼電器k1、k3和k5輸出回路的另一端連接繼電器k7、k9、k11和k13輸出回路的一端。

下面對本發(fā)明所揭示的主動均衡電路的工作原理進行描述：

與電芯連接的電壓采集模塊對各個電芯電壓進行采集并將采集的電壓進行判斷，并通過bmu芯片發(fā)送信號，正常狀態(tài)下均衡電路不開啟，若電芯之間出現(xiàn)壓差，則啟動主動均衡電路；

當某一個電芯電壓過高時，則bmu內(nèi)的主控芯片控制該電芯正負兩端連接的驅(qū)動線路的場效應管導通，同時控制升壓模塊線路中的場效應管導通，將電壓過高的電芯兩端電壓送入bosst升壓電路中進行升壓至一定電壓值，然后給整個串聯(lián)電芯充電直至電芯電壓平衡；

如第三節(jié)電芯e3電壓過高時，主控芯片對場效應管q2，q3，q18柵極輸出高電平信號，q2，q3，q18導通，繼電器k2，k3，k7，k10吸合，主控芯片對q22柵極輸出高電平信號，q22導通，繼電器k15吸合，第三節(jié)電芯經(jīng)過u2升壓至一定電壓后給所有電池進行充電，直至電芯電壓平衡，主控芯片對場效應管q22柵極輸出低電平信號，q22斷開，繼電器k15斷開，均衡關(guān)閉。

當某一個電芯電壓過低時，bmu主控芯片控制降壓模塊線路中場效應管導通，將串聯(lián)電芯的電壓進行降壓，同時主控芯片控制過低電芯正負兩端連接的驅(qū)動線路的場效應管導通，將降壓后的電壓對低的電芯進行充電，直至不存在壓差。

如當?shù)谌?jié)電芯電壓低時，主控芯片對場效應管q23輸出高電平，繼電器k16導通，通過u5進行降壓，主控芯片對場效應管q2，q3，q20柵極輸出高電平信號，q2，q3，q20導通，繼電器k2，k3，k11，k14吸合，給第三節(jié)電芯進行充電，直至電芯電壓平衡。

本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾，因此，本發(fā)明保護范圍應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。