[发明专利]串联蓄电池组的主动被动协同混合均衡电路及均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池管理技术领域，尤其涉及一种串联蓄电池组的主动被动协同混合均衡电路及均衡方法。

背景技术

锂离子电池组由多个电池单体串联而成。在日常的循环使用过程中，对电池组的充电和放电会逐渐导致电池单体之间出现不均衡现象，电池性能和一致性下降，表现为单体电池间电压呈现差异，当一组串联的电池单体中有一个或多个电池单体的充电速度比其他电池单体更快或更慢，也就是出现了不均衡现象。

现有电池管理系统的均衡方法基本采用单一的均衡方法，要么单一采用主动均衡方式，要么单一采用被动均衡方式。然而，这两种均衡方式都存在缺陷：

被动均衡只能做充电均衡；同时，在充电均衡过程中，多余的能量是作为热量释放掉的，使得整个系统的效率低、功耗高。有些场合为限制功耗，电路一般只允许以100mA左右的小电流放电，从而导致充电平衡耗时可高达几小时。

主动均衡硬件电路复杂，制作成本较高，且需要一套复杂的软件算法才能实现。在使用电感均衡的过程中，由于电池组典型的电压因受到电感感性元件的影响，将对电芯电压产生波动或干扰，因此对电芯电压的采集要求极高；主动均衡虽然均衡电流大，可以达到1A，甚至平均值可达到5A，但是均衡误差大，尤其是电池组进入恒压充电阶段，各电池单元电压很接近的时候，主动均衡的效果较差、均衡效率较低，不利于细分管理。

发明内容

本发明的目的是提供一种串联蓄电池组的主动被动协同混合均衡电路及均衡方法，能够充分利用单一均衡方式的优点，弥补单一均衡方式的不足，实现了均衡效率的最优化。

本发明采用下述技术方案：

一种串联蓄电池组的主动被动协同混合均衡电路，所述的主动被动协同混合均衡电路包括主动均衡电路、被动均衡电路和控制芯片；

所述的主动均衡电路包含主动均衡驱动单元和多组用于控制相邻两个电池相互间充电的子主动均衡电路；每组子主动均衡电路均包括两个功率放大驱动电路和两个mos管，每组子主动均衡电路中的第一功率放大驱动电路的输出端连接第一mos管的栅极，第一mos管采用N沟道mos管；每组子主动均衡电路中的第二功率放大驱动电路的输出端连接第二mos管的栅极，第二mos管采用P沟道mos管；第一mos管的源极连接所控制的相邻两个电池中的第一电池的负极，第一mos管的漏极连接第二mos管的源极，第二mos管的漏极连接所控制的相邻两个电池中的第二电池的正极，电感的第一端连接第一mos管的漏极，电感的第二端连接相邻两个电池中的第一电池的正极，第一mos管的源极和漏极间并联有第一二极管，第一二极管的正极连接第一mos管的源极；第二mos管的源极和漏极间并联有第二二极管，第二二极管的正极连接第二mos管的源极；控制芯片的信号输出端连接主动均衡驱动单元的信号输入端，主动均衡驱动单元的信号输出端分别连接每组子主动均衡电路中第一功率放大驱动电路和第二功率放大驱动电路的输入端；

所述的被动均衡电路包括被动均衡驱动单元、移位寄存器和多组用于控制每一个电池放电的子被动均衡电路；每组子被动均衡电路均包括与所控制的电池串联的第三mos管和耗能电阻；控制芯片的信号输出端连接被动均衡驱动单元的信号输入端，被动均衡驱动单元的信号输出端连接移位寄存器的信号输入端，移位寄存器的信号输出端分别连接每组子被动均衡电路中第三mos管的栅极。

所述的第一功率放大驱动电路和第二功率放大驱动电路均采用互补对称放大驱动电路，第一功率放大驱动电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管采用PNP型三级管，第二三极管采用NPN型三级管，第一三极管的基极和第二三极管的基极连接，第一三极管的集电极连接第二三极管的发射极，第一三极管的基极和第二三极管的基极共同通过第一电容连接第一mos管的栅极，第一三极管的发射极连接第一二极管的正极，第二三极管的集电极连接第二二极管的负极；第二功率放大驱动电路包括第三三极管和第四三极管，第三三极管采用PNP型三级管，第四三极管采用NPN型三级管，第三三极管的基极和第四三极管的基极连接，第三三极管的集电极连接第四三极管的发射极，第三三极管的基极和第四三极管的基极共同通过第二电容连接第二mos管的栅极，第三三极管的发射极连接第一二极管的正极，第四三极管的集电极连接第二二极管的负极。

所述的主动均衡驱动单元的信号输出端分别通过反相器和光耦对应连接每组子主动均衡电路中第一功率放大驱动电路和第二功率放大驱动电路的输入端；移位寄存器的信号输出端分别通过光耦对应连接每组子被动均衡电路中第三mos管的栅极。