CN207398868U - 一种动力电池组的均衡控制电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种动力电池组的均衡控制电路，主控单元、通讯单元、光耦隔离单元、主动均衡模块、电池模组、被动均衡模块及温度检测单元，所述主控单元通过通讯单元与电池模组、主动均衡模块连接组成主动均衡检测控制回路，所述主控单元、光耦隔离单元、被动均衡模块、电池模组、温度检测单元依次连接组成被动均衡控制回路。本实用新型涉及一种动力电池组的均衡控制电路，设有主动均衡模块，可对单体电池进行充电或者放电均衡，并通过隔离通讯模块与主控单元进行实时数据传输和交互，同时设有被动均衡模块，可对整个电池模组进行被动均衡，在主动均衡阵列失效或者异常的情况下，主控单元可通过光电耦合器打开被动均衡回路，对电池模组进行均衡。

Description

一种动力电池组的均衡控制电路
技术领域
本实用新型涉及均衡电路领域，特别是涉及一种动力电池组的均衡控制电路。
背景技术
在电动汽车或储能系统中，电池均衡功能显得尤为重要，要提高单体电池或者模组电池之间的一致性，必然应用到均衡机制，在对电池模组进行充放电时，对电压偏低或者偏高的单体/模组进行均衡。比较常规使用的是被动均衡，通过集成模拟前端采集IC对电池单体电压采集并控制单体电池的均衡放电，此方式均衡电流小，均衡控制芯片与高压电池模组通过采集线、均衡回路直接连接，没有单独的电气隔离，容易存在相互干扰，且有一定的短路风险。再一种电池均衡方式为主动均衡，此方式均衡效率高、能量利用率高，均衡电流可以达到2A以上，但其控制电路和策略复杂，若其开关阵列中有一路均衡失效，则会导致整个均衡模组工作异常，引起主控系统报警停机，故障率较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种动力电池组的均衡控制电路。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种动力电池组的均衡控制电路，包括：主控单元、通讯单元、光耦隔离单元、主动均衡模块、电池模组、被动均衡模块及温度检测单元，
所述主控单元通过通讯单元与电池模组、主动均衡模块连接组成主动均衡检测控制回路，所述主控单元、光耦隔离单元、被动均衡模块、电池模组、温度检测单元依次连接组成被动均衡控制回路。
作为进一步优选的方案，所述通讯单元为SPI总线、CAN总线或485总线。
作为进一步优选的方案，所述温度检测单元包括分压电阻R1和热敏电阻 NTC1，
所述分压电阻R1的一端与供电电源VCC连接，另一端与经所述热敏电阻 NTC1后接地，所述热敏电阻NTC1还将检测温度值传输至所述主控单元中。
作为进一步优选的方案，所述光耦隔离单元包括光耦隔离器ISO1、限流电阻R2和下拉电阻R3，
所述光耦隔离器ISO1的发光二极管的阳极与所述主控单元的输出端连接，阴极接地，所述光耦隔离器ISO1的集电极与所述被动均衡模块连接，发射极依次经限流电阻R2、下拉电阻R3后与电池模组的总负端连接。
作为进一步优选的方案，所述被动均衡模块包括第四电阻R4、第五电阻R5 和均衡MOS管Q1，
所述第五电阻R5的一端分别与所述光耦隔离器ISO1的集电极、所述通讯单元、所述电池模组的总正端连接，另一端经所述第四电阻R4与所述均衡MOS 管Q1的D极连接，所述均衡MOS管Q1的S极与所述电池模组的总负端连接， G极与所述限流电阻R2和所述下拉电阻R3之间的连接节点连接。
作为进一步优选的方案，所述均衡MOS管Q1为N沟道MOS管。
作为进一步优选的方案，所述主控单元包括MCU控制器，所述MCU控制器分别与供电电源VCC和GND连接。
作为进一步优选的方案，所述电池模组包括若干个由串联和/或并联组成的单体电池。
本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：
本实用新型涉及一种动力电池组的均衡控制电路，设有主动均衡模块，可对单体电池进行充电或者放电均衡，并通过隔离通讯模块与主控单元进行实时数据传输和交互，同时设有被动均衡模块，可对整个电池模组进行被动均衡，在主动均衡阵列失效或者异常的情况下，主控单元可通过光电耦合器打开被动均衡回路，对电池模组进行均衡。另外采用温度监测单元，可对被动均衡回路中均衡电阻的温度进行实时采集，如均衡电流检测异常，可迅速关断均衡回路，切断电池模组主回路，保护电池系统和负载免受损坏。
附图说明
图1为本实用新型的动力电池组的均衡控制电路的原理框图；
图2为图1的动力电池组的均衡控制电路的电路原理图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例
请参阅图1，图1为动力电池组的均衡控制电路的原理框图，请一并参阅图 2。本实用新型提供一种动力电池组的均衡控制电路10，包括：主控单元100、通讯单元200、光耦隔离单元300、主动均衡模块400、电池模组500、被动均衡模块600及温度检测单元700。需要说明的是，所述主控单元100用于读取主动均衡模块400的运行状态，并控制主动均衡模块400的启停，对电池模组500 进行充放电均衡；所述通讯单元200作为桥梁用于主控单元100分别与主动均衡模块400、被动均衡模块600之间的连接，实施进行数据的交互；所述光耦隔离单元300用于驱动所述被动均衡模块600的开启或关闭；所述主动均衡模块 400可对电池模组500进行主动均衡，所述被动均衡模块600可对电池模组500 进行被动均衡，所述电池模组500为整个电路提供电源；所述温度检测单元700 用于对均衡电阻的温度进行实时监测，如果其超出预设范围，主控单元100可立即关闭被动均衡模块600，确保系统安全可靠的运行。
所述主控单元100通过通讯单元200与电池模组500、主动均衡模块400连接组成主动均衡检测控制回路，所述主控单元100、光耦隔离单元300、被动均衡模块600、电池模组500、温度检测单元700依次连接组成被动均衡控制回路。需要说明的是，所述主控单元100包括MCU控制器，所述MCU控制器分别与供电电源VCC和GND连接。需要说明的是，所述电池模组包括若干个由串联和/或并联组成的单体电池。
在本实施例中，所述通讯单元200为SPI总线、CAN总线或485总线。主动均衡模块400的接口以及电池模组500的电压采集信息可通过SPI/CAN/485 三种方式与主控单元100进行实时数据传输交互，保证主控单元100能够监控到主动均衡模块400的实时运行信息及电池模组500的电压状态。
需要说明的是，所述温度检测单元700包括分压电阻R1和热敏电阻NTC1，所述分压电阻R1的一端与供电电源VCC连接，另一端与经所述热敏电阻NTC1 后接地，所述热敏电阻NTC1还将检测温度值传输至所述主控单元100中。具体的，所述检测单元700与第四电阻R4之间确保留有一定的安全距离，以达到二者之间的电气隔离的；所述均衡电阻R4和均衡电阻R5为功率电阻，两个串联连接，可减小均衡电流，不然均衡电阻会发烫严重，长时间工作容易烧毁。被动均衡模块600的均衡电阻R4和R5设置有温度检测单元700，对其工作温度实时监测，保证其可靠运行。
需要说明的是，所述光耦隔离单元300包括光耦隔离器ISO1、限流电阻R2 和下拉电阻R3，所述光耦隔离器ISO1的发光二极管的阳极与所述主控单元100 的输出端连接，阴极接地，所述光耦隔离器ISO1的集电极与所述被动均衡模块 600连接，发射极依次经限流电阻R2、下拉电阻R3后与电池模组的总负端连接。
需要说明的是，所述被动均衡模块400包括第四电阻R4、第五电阻R5和均衡MOS管Q1，所述第五电阻R5的一端分别与所述光耦隔离器ISO1的集电极、所述通讯单元200、所述电池模组500的总正端连接，另一端经所述第四电阻R4与所述均衡MOS管Q1的D极连接，所述均衡MOS管Q1的S极与所述电池模组500的总负端连接，G极与所述限流电阻R2和所述下拉电阻R3之间的连接节点连接。所述均衡MOS管Q1为N沟道MOS管。具体的，当主控单元100检测到主动均衡模块400处于异常，且需要对电池模组500进行均衡时，即可关闭主动均衡机制，并同时输出控制信号，使光耦隔离器ISO1打开，均衡 MOS管Q1的栅极电平被抬高B+，被动均衡模块600打开，开启对电池模组500 的均衡。同时采用被动均衡模块600，可以在主动均衡模块400失效或者异常的情况下，启动被动均衡模块600，对电池模组组500进行充放电均衡，保证均衡过程更有效地进行。
还需要说明的是，被动均衡模块600通过光电耦合器ISO1由MCU控制器控制打开与关断，实现控制端弱电信号与电池端高压信号的电气隔离，避免相互之间的干扰。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
本实用新型涉及一种动力电池组的均衡控制电路，设有主动均衡模块，可对单体电池进行充电或者放电均衡，并通过隔离通讯模块与主控单元进行实时数据传输和交互，同时设有被动均衡模块，可对整个电池模组进行被动均衡，在主动均衡阵列失效或者异常的情况下，主控单元可通过光电耦合器打开被动均衡回路，对电池模组进行均衡。另外采用温度监测单元，可对被动均衡回路中均衡电阻的温度进行实时采集，如均衡电流检测异常，可迅速关断均衡回路，切断电池模组主回路，保护电池系统和负载免受损坏。
以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，包括：主控单元、通讯单元、光耦隔离单元、主动均衡模块、电池模组、被动均衡模块及温度检测单元，
所述主控单元通过通讯单元与电池模组、主动均衡模块连接组成主动均衡检测控制回路，所述主控单元、光耦隔离单元、被动均衡模块、电池模组、温度检测单元依次连接组成被动均衡控制回路。
2.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，所述通讯单元为SPI总线、CAN总线或485总线。
3.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，所述温度检测单元包括分压电阻R1和热敏电阻NTC1，
所述分压电阻R1的一端与供电电源VCC连接，另一端与经所述热敏电阻NTC1后接地，所述热敏电阻NTC1还将检测温度值传输至所述主控单元中。
4.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，所述光耦隔离单元包括光耦隔离器ISO1、限流电阻R2和下拉电阻R3，
所述光耦隔离器ISO1的发光二极管的阳极与所述主控单元的输出端连接，阴极接地，所述光耦隔离器ISO1的集电极与所述被动均衡模块连接，发射极依次经限流电阻R2、下拉电阻R3后与电池模组的总负端连接。
5.根据权利要求4所述的动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，所述被动均衡模块包括第四电阻R4、第五电阻R5和均衡MOS管Q1，
所述第五电阻R5的一端分别与所述光耦隔离器ISO1的集电极、所述通讯单元、所述电池模组的总正端连接，另一端经所述第四电阻R4与所述均衡MOS管Q1的D极连接，所述均衡MOS管Q1的S极与所述电池模组的总负端连接，G极与所述限流电阻R2和所述下拉电阻R3之间的连接节点连接。
6.根据权利要求5所述的动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，所述均衡MOS管Q1为N沟道MOS管。
7.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，所述主控单元包括MCU控制器，所述MCU控制器分别与供电电源VCC和GND连接。
8.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡控制电路，其特征在于，所述电池模组包括若干个由串联和/或并联组成的单体电池。
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