CN216056375U - 一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车载电池技术领域，尤其是指一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，包括电池输入端、电池输出端、升压电路、吸收电路、变压器、同步整流控制电路、稳压电路，所述电池输入端外接有电池，所述电池输入端与所述稳压电路连接，所述稳压电路与所述同步整流控制电路连接，同步整流控制电路与变压器连接，所述变压器与所述升压电路、所述吸收电路连接，所述吸收电路、所述升压电路均与所述电池输出端连接，本实用新型通过对均衡主拓扑进行了调整，对输出控制电路做了创新以及针对EMC性能做了较大的优化，通过本本实用新型可以使主动均衡式的电池管理系统更加高效，高性能，本实用新型具有效率高、安全系数高、干扰小、同步控制的优点。

Description

一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路

技术领域

本实用新型涉及车载电池技术领域，尤其是指一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路。

背景技术

随着电动汽车行业的快速发展,电动汽车对电池的使用寿命和续航里程的要求的也越来越高，由于锂电池的生产一致性问题导致电池组的各个单体电压在工作过程中会存在差异，为了延长电池的使用寿命及电池安全性，需要检测电池组的各单体电池电压以及使不一致的单体电池进行均衡充放电，使各单体电池电压值保持一致，由于被动均衡属于能量消耗型且存在均衡能力低，功能少等局限性，故引入了主动均衡技术，该技术属于能量转移型，效率高，均衡能力强等优势；同时该技术也引入了新的问题，如EMI干扰较大，随着电动汽车行业的快速发展,电动汽车对电池管理系统(BMS)的要求也越来越高，由于主动均衡的电池管理系统(BMS)的一般采用双反激的拓扑对单体电池进行充放电管理，但目前的拓扑均衡效率低，EMI干扰大，均衡范围小，对于钛酸锂等低压电池不能进行很好的放电均衡。

发明内容

本实用新型针对现有技术的问题提供一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，包括电池输入端、电池输出端、升压电路、吸收电路、变压器、同步整流控制电路、稳压电路，所述电池输入端外接有电池，所述电池输入端与所述稳压电路连接，所述稳压电路与所述同步整流控制电路连接，所述同步整流控制电路与所述变压器连接，所述变压器与所述升压电路、所述吸收电路连接，所述吸收电路、所述升压电路均与所述电池输出端连接。

作为优选，所述升压电路包括电容C1、电容C2、电感L2，所述升压电路包括电感L1、电容C3、三极管Q1和三极管Q2，所述变压器包含第一绕组N1、第二绕组N2、第三绕组N3和第四绕组N4，所述电容C1的一端、所述电容C2一端与所述电池的负极连接，所述电容C1的另一端与所述第三绕组N3一端连接，所述电容C2的另一端与所述电感L2连接，所述电感L1的一端与所述电池的正极连接，所述电感L1的另一端与所述三极管Q1的C极连接，所述三极管Q1的E极与所述三极管Q2的E极连接，所述三极管Q2的C极与所述第一绕组N1的一端连接，所述电容C3的一端与所述电感L1的一端连接，所述电容C3的另一端与所述电池的负极连接。

作为优选，所述同步整流控制电路包括电阻R1、电容C4、二极管D2、电阻R2和电容Q3，所述稳压电路包括三极管Q4、电阻R3和电容C5，所述电阻R1的一端、所述电容C4的一端、所述二极管D2的输入端与所述第四绕组N4的一端连接，所述电阻R1的另一端、所述电容C4的另一端均与所述三极管的B极连接，所述二极管D2的输出端与所述电阻R2的一端连接，所述所述电阻R2的另一端与所述三极管Q3的C极连接，所述三极管Q3的E极与所述三极管Q3的B极连接，所述三极管Q3的C极与所述第二绕组的N2的一端连接，所述三极管Q3的E极与所述电池输入端的负极连接，所述电阻R3的一端与所述三极管Q3的E极连接所述电阻R3的另一端与所述三极管Q4的E极连接，所述电容C5分别与所述电池输入端的正负极连接。

作为优选，所述电池的负极接地。

作为优选，所述三极管Q1的E极、所述三极管Q2的E极均与所述电池的负极连接。

作为优选，所述电池输入端的负极接地。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，包括电池输入端、电池输出端、升压电路、吸收电路、变压器、同步整流控制电路、稳压电路，所述电池输入端外接有电池，所述电池输入端与所述稳压电路连接，所述稳压电路与所述同步整流控制电路连接，所述同步整流控制电路与所述变压器连接，所述变压器与所述升压电路、所述吸收电路连接，所述吸收电路、所述升压电路均与所述电池输出端连接，本实用新型通过对均衡主拓扑进行了调整，对输出控制电路做了创新以及针对EMC性能做了较大的优化，通过本本实用新型可以使主动均衡式的电池管理系统更加高效，高性能，本实用新型具有效率高、安全系数高、干扰小、同步控制的优点。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型提供的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，包括电池输入端、电池输出端、升压电路、吸收电路、变压器、同步整流控制电路、稳压电路所述电池输入端外接有电池，所述电池输入端与所述稳压电路连接，所述稳压电路与所述同步整流控制电路连接，所述同步整流控制电路与所述变压器连接，所述变压器与所述升压电路、所述吸收电路连接，所述吸收电路、所述升压电路均与所述电池输出端连接，本实用新型通过对均衡主拓扑进行了调整，对输出控制电路做了创新以及针对EMC性能做了较大的优化，通过本本实用新型可以使主动均衡式的电池管理系统更加高效，高性能，本实用新型具有效率高、安全系数高、干扰小、同步控制的优点。

如图1所示，本实施例中，所述升压电路包括电容C1、电容C2、电感L2，所述升压电路包括电感L1、电容C3、三极管Q1和三极管Q2，所述变压器包含第一绕组N1、第二绕组N2、第三绕组N3和第四绕组N4，所述电容C1的一端、所述电容C2一端与所述电池的负极连接，所述电容C1的另一端与所述第三绕组N3一端连接，所述电容C2的另一端与所述电感L2连接，所述电感L1的一端与所述电池的正极连接，所述电感L1的另一端与所述三极管Q1的C极连接，所述三极管Q1的E极与所述三极管Q2的E极连接所述三极管Q2的C极与所述第一绕组N1的一端连接，所述电容C3的一端与所述电感L1的一端连接，所述电容C3的另一端与所述电池的负极连接，所述同步整流控制电路包括电阻R1、电容C4、二极管D2、电阻RR2和电容Q3，所述稳压电路包括三极管Q4、电阻R3和电容C5，所述电阻R1的一端、所述电容C4的一端、所述二极管D2的输入端与所述第四绕组N4的一端连接，所述电阻R1的另一端、所述电容C4的另一端均与所述三极管的B极连接，所述二极管D2的输出端与所述电阻R2的一端连接，所述所述电阻R2的另一端与所述三极管Q3的C极连接，所述三极管Q3的E极与所述三极管Q3的B极连接，所述三极管Q3的C极与所述第二绕组的N2的一端连接，所述三极管Q3的E极与所述电池输入端的负极连接，所述电阻R3的一端与所述三极管Q3的E极连接，所述电阻R3的另一端与所述三极管Q4的E极连接，所述电容C5分别与所述电池输入端的正负极连接。

如图1所示，本实施例中，所述电池的负极接地，所述三极管Q1的E极、所述三极管Q2的E极均与所述电池的负极连接，所述电池输入端的负极接地。

当电池需要充电时，直接通过额外的信号控制三极管Q4，使电池输入端的能量直接通过第一绕组N1和第二绕组N2直接传递到电池，充电过程中，三极管Q1不做控制，电容C1和第三绕组N3在第一绕组N1和第二绕组N2工作时，通过第三绕组N3不停的对电容C1进行高频的充放电，使变压器的能量缓慢的通过C1泄放，由此改善反激电源的EMI；当电池需要放电时，通过控制三极管Q1、电感L1使电池电压升高，同时由于电感L2、电容C2的作用会减小三极管Q1、电感L1节点的干扰，当三极管Q2闭合时，能量保存在第一绕组N1绕组中，当三极管Q2断开时，第一绕组N1的能量分别传输到第二绕组N2、第三绕组N3和第四绕组N4中，其中第三绕组N3、电容C1主要吸收电容C2和电感L2的能量，第四绕组N4则会通过同步整流控制电路使三极管Q3开启，控制三极管Q4的导通从而实现同步整流，第二绕组N2主要传输电池的能量。

通过以上对电池充放电的管理，从而实现BMS的主动均衡控制，其中主拓扑为三极管Q2、三极管Q4、第一绕组N1和第二绕组N2组成的双反激拓扑，电容C1和第三绕组N3主要吸收第一绕组N1、第二绕组N2和第四绕组N4的变压器EMI干扰，电感L1和三极管Q1主要为电池升压，为BOOST电路，本实用新型可支持低电压放电，使电池的均衡电压范围更宽；采用隔离DCDC，使均衡电路更加安全可靠；采用主动式同步整流，使效率更高；采用磁芯的耦合，有效降低电磁干扰；采用BOOST+双反激拓扑，使低压放电时更高效；本实用新型的电路简单、设计合理，可有效的降低生产成本。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，其特征在于：包括电池输入端、电池输出端、升压电路、吸收电路、变压器、同步整流控制电路、稳压电路，所述电池输入端外接有电池，所述电池输入端与所述稳压电路连接，所述稳压电路与所述同步整流控制电路连接，所述同步整流控制电路与所述变压器连接，所述变压器与所述升压电路、所述吸收电路连接，所述吸收电路、所述升压电路均与所述电池输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，其特征在于：所述升压电路包括电容C1、电容C2、电感L2，所述升压电路包括电感L1、电容C3、三极管Q1和三极管Q2，所述变压器包含第一绕组N1、第二绕组N2、第三绕组N3和第四绕组N4，所述电容C1的一端、所述电容C2一端与所述电池的负极连接，所述电容C1的另一端与所述第三绕组N3一端连接，所述电容C2的另一端与所述电感L2连接，所述电感L1的一端与所述电池的正极连接，所述电感L1的另一端与所述三极管Q1的C极连接，所述三极管Q1的E极与所述三极管Q2的E极连接，所述三极管Q2的C极与所述第一绕组N1的一端连接，所述电容C3的一端与所述电感L1的一端连接，所述电容C3的另一端与所述电池的负极连接。

3.根据权利要求2所述的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，其特征在于：所述同步整流控制电路包括电阻R1、电容C4、二极管D2、电阻R2和电容Q3，所述稳压电路包括三极管Q4、电阻R3和电容C5，所述电阻R1的一端、所述电容C4的一端、所述二极管D2的输入端与所述第四绕组N4的一端连接所述电阻R1的另一端、所述电容C4的另一端均与所述三极管的B极连接，所述二极管D2的输出端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述三极管Q3的C极连接，所述三极管Q3的E极与所述三极管Q3的B极连接，所述三极管Q3的C极与所述第二绕组的N2的一端连接，所述三极管Q3的E极与所述电池输入端的负极连接，所述电阻R3的一端与所述三极管Q3的E极连接所述电阻R3的另一端与所述三极管Q4的E极连接，所述电容C5分别与所述电池输入端的正负极连接。

4.根据权利要求1所述的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，其特征在于：所述电池的负极接地。

5.根据权利要求1所述的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，其特征在于：所述三极管Q1的E极、所述三极管Q2的E极均与所述电池的负极连接。

6.根据权利要求1所述的一种车载电池管理系统宽电压主动均衡电路，其特征在于：所述电池输入端的负极接地。

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