CN211789351U - 一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路 - Google Patents

一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路 Download PDF

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玄东吉
陈家辉
赵小波
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Abstract

本实用新型公开了一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路，包括有串联电池组、主动均衡模块和被动均衡模块；所述的串联电池组由多个电池串联组成，且在相邻两个电池上连接有主动均衡模块，在各电池上并联有被动均衡模块；主动均衡模块包括有电感、两个第一MOS管以及主动均衡控制电路；被动均衡模块包括有均衡电阻、第二MOS管以及被动均衡控制电路。本实用新型具有以下优点和效果：本发明在将主动均衡模块与被动均衡模块相结合，在电池不一致性较大时，采用主动均衡，提高均衡速度；当电池的不一致性较小的时候，采用被动均衡，减少电池的反复充放电情况。本发明有效地提高了电池均衡的灵活性以及电池均衡的效率。

Description

一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路
技术领域
本实用新型涉及电池管理技术领域，特别涉及一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路。
背景技术
大规模发展电动汽车是目前新能源的开发利用的重要途径，得到世界各国高度重视。汽车的动力电池组通常由多个单体电池串联及并联组成，但是由于电池的制造技术与实际使用的不同造成了电池的不一致性问题，对电池的性能、寿命以及安全性带来危害。为了改善电池组的不一致性，需要对电池进行合理有效的均衡控制。
按照理想的均衡过程有无能量损耗，可将均衡电路分为被动均衡电路和主动均衡电路。被动均衡通常使用电阻对能量较高的电池进行放电。主动均衡电路通过电容或电感等元件作为中间能量载体，将能量较高电池的能量转移到能量较低的电池。
被动均衡将能量直接通过电阻消耗掉，结构简单但造成了能量的损失。主动均衡电路结构较复杂，但可以提高电池的均衡效率。申请号为CN201910723123.0的中国发明专利提出了一种用于动力电池均衡的电路、方法和控制器，利用电阻和继电器实现了电池组之间的电池均衡，结构简单，但是均衡效率低。申请号为CN201810884578.6 的中国发明专利提出了一种利用多绕组变压器的电池均衡器，利用多绕组变压器实现了多个电池之间均衡控制，均衡效率高，但是该结构的元器件成本高，结构较复杂。因此电池均衡电路需要在控制系统复杂度、节约成本的同时提高电池的均衡效率。
实用新型内容
本实用新型针对背景技术的问题，提供了一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路，其特征在于：包括有串联电池组、主动均衡模块和被动均衡模块；所述的串联电池组由多个电池串联组成，且在相邻所述的两个电池上连接有所述的主动均衡模块，在各所述的电池上均连接有所述的被动均衡模块；
所述的主动均衡模块包括有电感、两个第一MOS管以及主动均衡控制电路，两个所述的第一MOS管中的其中一个第一MOS管的漏极与另一个第一MOS管的源极相串联，且在两个所述的第一MOS管相串联后将该两个第一MOS管未相连的漏极和源极并联在相邻的两个电池的两端，所述的电感的一端连接在相邻的两个电池之间、另一端连接在两个第一MOS管之间，所述的主动均衡控制电路分别与两个第一 MOS管的栅极相连；
所述的被动均衡模块包括有均衡电阻、第二MOS管以及被动均衡控制电路，所述的第二MOS管的源极与均衡电阻的一端相串联后，将该第二MOS管的漏极和均衡电阻的另一端分别并联在电池的两端，所述的被动均衡控制电路与第二MOS管的栅极相连。
进一步设置是：所述的主动均衡控制电路和被动均衡控制电路均包括有PWM调制脉冲输出模块。
本实用新型的有益效果是：
本发明在将主动均衡模块与被动均衡模块相结合，在电池不一致性较大时，采用主动均衡，提高均衡速度；当电池的不一致性较小的时候，采用被动均衡，减少电池的反复充放电情况。本发明有效地提高了电池均衡的灵活性以及电池均衡的效率。
附图说明
图1为实施例的电路原理图。
图中：1、主动均衡模块；2、被动均衡模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路，包括有串联电池组、主动均衡模块1和被动均衡模块2；串联电池组由多个电池串联组成，且在相邻两个电池上连接有所述的主动均衡模块 1，在各电池上均连接有所述的被动均衡模块2。
主动均衡模块1包括有电感、两个第一MOS管以及主动均衡控制电路，两个第一MOS管中的其中一个第一MOS管的漏极与另一个第一 MOS管的源极相串联，且在两个第一MOS管相串联后将该两个第一MOS 管未相连的漏极和源极并联在相邻的两个电池的两端，电感的一端连接在相邻的两个电池之间、另一端连接在两个第一MOS管之间，主动均衡控制电路分别与两个第一MOS管的栅极相连。
具体的，电池如附图1中所标记的Cell1和Cell2，两个第一MOS 管如附图1中所标记的Q1_a和Q1_b，电感如附图1中所标记的L1。第一MOS管Q1_a的源极和第一MOS管Q1_b的漏极均与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电池Cell1的负极和电池Cell2的正极相连，第一MOS管Q1_a的漏极与电池Cell1的正极相连，第一MOS管Q1_b 的源极与电池Cell2的负极相连,第一MOS管Q1_a和第一MOS管Q1_b 的栅极均与主动均衡控制电路相连。主动均衡控制电路的PWM1_a和 PWM1_b为一对状态互补的PWM信号。
被动均衡模块2包括有均衡电阻、第二MOS管以及被动均衡控制电路，第二MOS管的源极与均衡电阻的一端相串联后，将该第二MOS 管的漏极和均衡电阻的另一端分别并联在电池的两端，被动均衡控制电路与第二MOS管的栅极相连。
具体的，第二MOS管如附图1中所标记的Q1_c，均衡电阻如附图1中所标记的R1,均衡电阻R1的一端与第二MOS管Q1_c的源极相连，均衡电阻R1的另一端连接在电池Cell1的负极，第二MOS管Q1_c 的漏极连接在电池Cell1的正极，第二MOS管Q1_c的栅极与被动均衡控制电路相连。且在本实施中，对于第一MOS管和第二MOS管的型号不作具体限定，从市场上采购符合电压要求的MOS管均可。
主动均衡控制电路和被动均衡控制电路均包括有PWM调制脉冲输出模块。在本实施例中，主动均衡控制电路和被动均衡控制电路可采用相同的电路，其作为控制作用来产生PWM调制脉冲，即产生分别控制第一MOS管Q1_a、第一MOS管Q1_b和第二MOS管Q1_c的PWM1_a、 PWM1_b及PWM1_c。
本发明通过输出PWM调制脉冲驱动第一MOS管Q1_a、第一MOS 管Q1_b和第二MOS管Q1_c的导通和关闭从而控制电池均衡电流的大小。
本发明可以实现电池组的主动与被动混合均衡。当相邻电池的偏差较大的时候，电池对应主动均衡控制电路输出PWM驱动两个第一 MOS管使电感工作，将电池中的电能转换为电感中的磁能。电感中的磁能转换为相邻能量较低的电池的电能，从而实现高效率的主动均衡。如：当电池Cell1能量大于电池Cell2，且偏差较大的时候，主动均衡控制电路输出PWM1_a和PWM1_b驱动电感L1工作。电池Cell1的能量通过电感L1转移到电池Cell2。本发明不仅可以对电池进行主动均衡，而且可以对能量较高的电池进行被动均衡。当电池能量偏差较小的时候，被动均衡控制电路输出PWM波驱动能量较高电池对应的第二MOS导通，电池能量通过均衡电阻消耗，从而实现电池能量的被动均衡。如：当电池Cell1能量较高的时候，驱动电路输出PWM1_c 驱动MOS管Q1_c导通，电池能量通过均衡电阻R1消耗。
本发明突破了主动均衡电路结构复杂，难以应用于大量单体电池串联的场景的限制，提高了多电池串联电池组的均衡效率，能够快速地达到均衡的目的。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路，其特征在于：包括有串联电池组、主动均衡模块(1)和被动均衡模块(2)；所述的串联电池组由多个电池串联组成，且在相邻所述的两个电池上连接有所述的主动均衡模块(1)，在各所述的电池上均连接有所述的被动均衡模块(2)；
所述的主动均衡模块(1)包括有电感、两个第一MOS管以及主动均衡控制电路，两个所述的第一MOS管中的其中一个第一MOS管的漏极与另一个第一MOS管的源极相串联，且在两个所述的第一MOS管相串联后将该两个第一MOS管未相连的漏极和源极并联在相邻的两个电池的两端，所述的电感的一端连接在相邻的两个电池之间、另一端连接在两个第一MOS管之间，所述的主动均衡控制电路分别与两个第一MOS管的栅极相连；
所述的被动均衡模块(2)包括有均衡电阻、第二MOS管以及被动均衡控制电路，所述的第二MOS管的源极与均衡电阻的一端相串联后，将该第二MOS管的漏极和均衡电阻的另一端分别并联在电池的两端，所述的被动均衡控制电路与第二MOS管的栅极相连。
2.根据权利要求1所述的一种主动均衡与被动均衡结合的电池均衡电路，其特征在于：所述的主动均衡控制电路和被动均衡控制电路均包括有PWM调制脉冲输出模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112821507A (zh) * 2021-02-02 2021-05-18 温州大学 基于粒子群优化算法的环形均衡电路的能量路径优化方法

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