CN104836305A - 一种电池管理系统均衡放电电路 - Google Patents

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李荣正
戴国银
陈学军
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Abstract

本发明公开了一种电池管理系统均衡放电电路，包括依次串联的若干节锂电池，以及单片机和用于对所述若干节锂电池的电压依次循环进行采样的电池电压采样电路，所述的若干节电池组成电池组；每个所述锂电池并联有一个散热通路；每个所述散热通路由依次串联的散热电阻和MOS开关组成，所述散热电阻连接所述锂电池的正极，所述MOS开关连接锂电池的负极；所述单片机上设有与所述锂电池数量相同的控制信号输出接口和一个A/D接口；每个所述控制信号输出接口对应连接一个MOS开关的栅极。其技术效果是：在电池组的任意一节锂电池的电压超过上限阈值时，能量可通过并联的散热电阻的散热，以热能方式耗散掉，控制简单，成本低，利于推广。

Description

一种电池管理系统均衡放电电路
技术领域
本发明涉及一种电池管理系统均衡放电电路。
背景技术
能源危机和环境污染已然成为影响社会发展的两大难题，当今世界各国都在致力于解决这两大难题。在世界各国人民不断呼吁“低碳生活”的背景下，新能源开始占据着越来越重要的地位，锂电池作为新能源的一部分，得到了空前的发展。尤其是近年来电动汽车的发展，更将锂电池的应用推向一个新的高潮。政府和企业不断加大对电动汽车产业的投入，迫切希望提升我国电动汽车的自主研发能力，而电池管理系统正是制约其发展的关键因素。
由于功率和电压的限制，锂电池在大多数应用场合都需要串联使用，然而锂电池在容量、内阻、自放电率上的不同很容易造成电池之间容量的差异，又因为“木桶效应”的存在，整个电池组的有效容量就会取决于最小容量的单体电池。除此之外，确保锂电池在使用过程中的安全性也同样极具挑战。因此，为电池组配备电池管理系统以确保电池组高效、安全的使用就变得至关重要了。
其中电池管理系统均衡放电电路对于电池组的安全运行尤为重要。锂电池一旦过压不但使锂电池容量受损，而且容易引发安全事故。目前电池管理系统均衡放电电路，电池均衡方式多为主动均衡方式。主动式均衡能够将电量相对充足的锂电池的能量向电量相对低的锂电池转移，能量的利用率高，并且在充放电阶段都可实现，但是主动均衡方式控制复杂，成本高，不利于推广。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种电池管理系统均衡放电电路，其控制简单，成本低，利于推广。
实现上述目的的一种技术方案是：一种电池管理系统均衡放电电路，包括依次串联的若干节锂电池，以及单片机和用于对所述若干节锂电池的电压依次循环进行采样的电池电压采样电路，所述的若干节电池组成电池组；
每个所述锂电池并联有一个散热通路；
每个所述散热通路由依次串联的散热电阻和MOS开关组成，所述散热电阻连接所述锂电池的正极，MOS开关连接锂电池的负极；
所述单片机上设有与所述锂电池数量相同的控制信号输出接口和一个A/D接口；每个所述控制信号输出接口对应连接一个MOS开关的栅极。
进一步的，所述中MOS开关的栅极与所述单片机的控制信号输出接口之间连接有一个控制电阻。
进一步的，所述电池管理系统均衡放电电路还包括与所述锂电池数量相同的采样电阻、一个模拟开关、一个差分放大器和一个A/D转换器，所述采样电阻一一对应地与一个锂电池并联，所述模拟开关使所述差分放大器的两个输入端依次循环地对应与每一个采样电阻的两端连接，所述差分放大器的输出端连接所述A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出端连接所述单片机的A/D接口。
进一步的，所述单片机为宏晶科技的STC12C5620AD型单片机。
采用了本发明的一种电池管理系统均衡放电电路的技术方案，包括依次串联的若干节锂电池，以及单片机和用于对所述若干节锂电池的电压依次循环进行采样的电池电压采样电路，所述的若干节电池组成电池组；每个所述锂电池并联有一个散热通路；每个所述散热通路由依次串联的散热电阻和MOS开关组成，所述散热电阻连接所述锂电池的正极，MOS开关连接锂电池的负极；所述单片机上设有与所述锂电池数量相同的控制信号输出接口和一个A/D接口；每个所述控制信号输出接口对应连接一个MOS开关的栅极。其技术效果是：在电池组的任意一节锂电池的电压超过上限阈值时，能量可通过并联的散热电阻的散热，以热能方式耗散掉，控制简单，成本低，利于推广。
附图说明
图1为本发明的一种电池管理系统均衡放电电路的结构示意图。
图2为本发明的一种电池管理系统均衡放电电路中电池电压采样电路的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的一种电池管理系统均衡放电电路，包括依次串联的若干节锂电池1，每个锂电池1并联有一个散热通路2，以及单片机4和电池电压采样电路。该若干节锂电池1组成一个电池组。单片机4上设有与锂电池1数量相同的控制信号输出接口和一个A/D接口。
每个散热通路2由依次串联的散热电阻21和MOS开关22组成，其中，散热电阻21连接在锂电池1的正极，MOS开关22连接在锂电池1的负极。其中MOS开关22的栅极与单片机4的一个控制信号输出接口之间连接有控制电阻23，控制电阻23的电阻为10kΩ。
电池电压采样电路包括，包括若干个采样电阻31、一个模拟开关32、一个差分放大器33和一个A/D转换器34。该若干个采样电阻31依次串联，并且每个采样电阻31都与电池组中的一个锂电池1并联。模拟开关32用于使差分放大器33的两个输入端依次循环地对应与每一个采样电阻31的两端连接，差分放大器33的输出端连接A/D转换器34的输入端，差分放大器33用于将任意一个采样电阻31所采集到的一个锂电池的电压放大至A/D转换器34的电压范围内，只需合理调整差分放大器33的放大倍数，就可以还原所述电池组中任意一个锂电池1的端电压。A/D转换器34的输出端与单片机4的A/D接口相连。单片机4通过A/D转换器34对差分放大器33的输出信号进行采样，并进行模数转化，单片机1得到所述电池组中任意一个锂电池的端电压。
在对电池组进行充电的过程中，当单片机4检测到电池组中任意一节锂电池1的电压达到锂电池电压的上限阈值时，单片机4上与该锂电池1的散热回路2上的MOS开关22的栅极对应的控制信号输出接口，输出一个高电平的信号，使该MOS开关22导通。锂电池1通过对应的散热电阻21进行散热，以消耗多余的能量。
本发明的一种电池管理系统均衡放电电路采用被动式均衡的方式，在所述电池组的任意一节锂电池1上并联散热电阻21的方式，将锂电池1中多余的能量以热能方式耗散掉，当某节锂电池1需要均衡时，为锂电池1提供一条放电通路，本发明的一种电池管理系统均衡放电电路通常用于充电阶段，当锂电池达到充电到电压的上限阈值时，避免电池电压继续上升。
本实施例中，单片机4采用的是宏晶科技的STC12C5620AD型单片机。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种电池管理系统均衡放电电路，包括依次串联的若干节锂电池，以及单片机和用于对所述若干节锂电池的电压依次循环进行采样的电池电压采样电路，所述的若干节电池组成电池组；其特征在于：
每个所述锂电池并联有一个散热通路；
每个所述散热通路由依次串联的散热电阻和MOS开关组成，所述散热电阻连接所述锂电池的正极，MOS开关连接锂电池的负极；
所述单片机上设有与所述锂电池数量相同的控制信号输出接口和一个A/D接口；每个所述控制信号输出接口对应连接一个MOS开关的栅极。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统均衡放电电路，其特征在于：所述中MOS开关的栅极与所述单片机的控制信号输出接口之间连接有一个控制电阻。
3.根据权利要求1所述一种电池管理系统均衡放电电路，其特征在于：其还包括与所述锂电池数量相同的采样电阻、一个模拟开关、一个差分放大器和一个A/D转换器，所述采样电阻一一对应地与一个锂电池并联，所述模拟开关使所述差分放大器的两个输入端依次循环地对应与每一个采样电阻的两端连接，所述差分放大器的输出端连接所述A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出端连接所述单片机的A/D接口。
4.根据权利要求1所述的一种电池管理系统均衡放电电路，其特征在于：所述单片机为宏晶科技的STC12C5620AD型单片机。
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