[发明专利]一种电池组主动均衡电路及均衡方法

说明书

本发明公开了一种电池主动均衡电路及均衡方法，该主动均衡电路包括由n节电池串联组成的电池组，n+1组共源MOS管分别两两接入所述电池正负节点；信息采集模块、控制模块、均衡模块、过流检测模块、信息采集模块，所述每组共源MOS管包括一个NMOS管和一个PMOS管；本发明以电池电量为均衡变量，以电感作为能量储存元件，均衡电池组，能够达到快速、高效均衡动力电池组的目的；且本发明公开的均衡方法可以实现直接对串联电池内任意单节或连续的n（n≥2）节电池进行主动均衡，相较于只能在相邻电池之间进行均衡的主动均衡方法，提高了均衡速率和能量利用效率。

技术领域

本发明适用于多节电池组成的动力电池组的管理系统，尤其适用于需要高效率主动均衡的电池管理系统，属于电池充电技术领域。

背景技术

电能以其价格低廉，无污染等优点，越来越多的应用于各大领域；尤其是锂离子电池，在汽车领域，有取代化石能源的趋势。由于单体电池的电压较低，无法直接用于汽车，要获得更高的电压，必须将电池串联成组才能使用。在使用过程中，要避免电池过充或过放，以及获得更高的可用容量，必须对电池组进行均衡操作。

由于各单体电池在出厂和使用过程中产生的不一致性，各单体电池的容量以及内阻均不相同，在充放电过程中，某些单体电池先充满，或先放完，如果继续充电或者放电，则会导致部分电池过充电或者过放电，甚至损坏电池。使用电池管理系统对电池进行管理，可以有效延长电池使用寿命，提高电池组的可用容量。

为了便于对电池进行管理，现有技术中，出现了锂电池均衡电路技术。例如，中国专利申请CN107086624A公开了一种锂离子电池均衡电路，该申请使用升压和降压模块进行能量转移，电路复杂，均衡效率受限制，且单体电池电压作为均衡依据，不能准确反映单体电池的剩余电量间的关系。中国专利申请CN107359662A公开了一种具有并行均衡功能的电池管理系统及均衡方法，该申请可以实现并行主动均衡。但使用两个反式变压器，只能实现单节电池与电池组之间的能量双向转换。中国专利申请CN107195993A公开了一种用于电池组的主动均衡装置，该申请能够实现单体电池对单体电池的能量转移，但结构复杂，不利于实际应用。

基于现有技术中，主动均衡技术的不足，设计了一种快速、高效的电池主动均衡电路。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种快速、高效率的电池主动均衡电路及实现方法。该电路可以实现高效率、快速均衡动力电池组，解决了传统均衡技术，速度慢，效率低等问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种电池主动均衡电路，包括由n节电池串联组成的电池组，n+1组共源MOS管分别两两接入所述电池正负节点；该均衡电路还包括，

信息采集模块：对n节电池串联组成的电池组，n个运放组成的差分运算电路减法运算后得到单节电池电压的模拟值，再由AD转换器转换得到数字值；

控制模块：采用的控制元件为MCU，对n节电池串联组成的电池组，能够采集n路AD值，输出2n+2路PWM控制信号，主要完成单体电池电压信号的AD转换、SOC估算、外部通信、输出PWM控制信号等工作；

均衡模块：包括多组模拟电子开关组成的开关网络，每组电子开关包括共源极P型MOS管和N型MOS管，且源极连接到串联电池组的每一个节点处，还包括均衡电感L1，过流采样电阻R1；

过流检测模块：由采样和控制两部分组成，采样电阻采集均衡电流，电流超过一定设定限值时断开均衡回路；

所述信息采集模块将采集到的电池物理信息发送至MCU，由MCU估算电池SOC，并确定均衡策略后，输出PWM控制信号，由均衡模块完成均衡，过流检测模块防止均衡电流过大。

本申请还提供了一种电池主动均衡电路的均衡方法，包括以下步骤：