[實用新型]一種分層電池組均衡電路

有效

• 申請號: 201520714717.2
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN204947675U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 康龍云;郭向偉;李文彪;姚遠;陳凌宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及電池均衡電路技術領域，具體涉及適用于混合/純電動汽車、微型電動車或蓄能裝置中的一種分層電池組均衡電路。

背景技術

電動汽車或蓄能裝置的核心是電池，而二次電池存在著諸多缺點，比如使用不當壽命將大大縮短、存儲能量不能過大、串并聯使用問題和使用安全性等。電池均衡電路的出現主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過充和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。所以電池的核心在于電池均衡電路。一個性能優越的電池均衡電路能夠保證電池組始終安全可靠地運行，充分發揮電池組性能，使得電池組擺脫短板效應，提高電池組的使用壽命，通過一系列的管理和控制，從而保障電動汽車或蓄能裝置的正常工作。

在業內，電池均衡電路通常被稱為電動汽車動力電池系統的“大腦”，與動力電池、整車控制系統共同構成電動汽車的三大核心技術。由于其在電動汽車中特有的重要性，電池均衡電路越來越受到來自包括資本市場、電動汽車產業內，以及國家政策層面的關注。而國內對于電池均衡電路這個概念最早是在2000年左右才提出的，而其產品真正進入市場迄今也只有四五年時間。與動力電池相比，電池均衡電路這項技術顯然并未得到足夠的發展，該項技術本身的不成熟性也極大地限制了國內電動汽車的發展。電池均衡電路作為各類電動汽車的關鍵技術之一，主要具有動力電池參數實時監控、故障診斷、SOC估算、短路保護和充放電模式選擇等重要功能，擁有了這些技術和產品，就能夠在新能源汽車產業中處于領先地位。

實用新型內容

本實用新型的目的是采用分層電池組均衡電路，克服現有技術存在的上述不足。

為了實現上述目的，本實用新型通過下述技術方案予以實現。

一種分層電池組均衡電路，包括電池組、底層電池模塊控制電路、電池組主控制電路和均衡子單元；電池組包括多個串聯的底層電池模塊，每個底層電池模塊均各自連接一個底層電池模塊控制電路，相鄰底層電池模塊之間的公共連接點均與一個均衡子單元連接，且多個底層電池模塊串聯形成的電池組的中間點連接有兩個均衡子單元；所有均衡子單元均與電池組主控制電路連接；

通過電池組主控制電路輸出控制信號，分配底層電池模塊控制電路與均衡子單元的工作時間順序，使得各底層電池模塊之間與底層電池模塊內的各單體電池之間實現充放電過程中的動態雙向無損均衡。

進一步地，電池組由第一底層電池模塊、第二底層電池模塊、第三底層電池模塊和第四底層電池模塊串聯組成，各底層電池模塊均由四個單體電池串聯組成，每個底層電池模塊和單體電池均各自與一個均衡子單元相連接，第一底層電池模塊的正極接電源VCC，第四底層電池模塊的負極接地GND。

進一步地，每個均衡子單元由兩個帶續流二極管的MOSFET以及儲能電感構成，兩個帶續流二極管的MOSFET為括上橋臂MOSFET和下橋臂MOSFET，上橋臂MOSFET的源極與下橋臂MOSFET的漏極均和儲能電感的一端相連；上橋臂MOSFET的漏極作為第一輸出端，上橋臂MOSFET的柵極作為第二輸出端，下橋臂MOSFET的柵極作為第三輸出端，下橋臂MOSFET的源極作為第四輸出端，儲能電感另一端作為第五輸出端；相鄰單體電池之間的連接公共點與一個均衡子單元的第五輸出端連接，四個單體電池串聯后的中間點連接兩個均衡子單元的第五輸出端；與單體電池連接的均衡子單元中MOSFET的通斷由底層電池模塊控制電路控制；與底層電池模塊連接的均衡子單元中MOSFET的通斷由電池組主控制電路控制。

進一步地，與第一底層電池模塊1及第二底層電池模塊2或底層電池模塊中第一單體電池或第二單體電池相連的均衡子單元中，第一輸出端與對應的底層電池模塊或單體電池的正極相連，第五輸出端與對應的底層電池模塊或單體電池的負極相連；第四輸出端接第四底層電池模塊或底層電池模塊的第四單體電池的負極；與第三底層電池模塊、第四底層電池模塊、底層電池模塊的第三單體電池或第四單體電池相連的均衡子單元，第五輸出端與對應的底層電池模塊或單體電池的正極相連，第四輸出端與對應的底層電池模塊或單體電池的負極相連；第一輸出端接第一底層電池模塊或第一單體電池的正極。

進一步地，所述電池組由鋰離子電池、鋰聚合物電池、鉛酸電池、鎳氫電池或鎳鎘電池組成。

進一步地，底層電池模塊控制電路和電池組主控制電路控制的控制信號均滿足：使均衡子單元中儲能電感在每個開關周期內能夠實現復位，即儲能電感的電流由零增加，隨后又減少到零。