一种电池管理系统的被动均衡电路和方法与流程

本发明涉及电动汽车的电池管理系统技术领域，尤其涉及一种电池管理系统的被动均衡电路和方法。

背景技术：

近年来，越来越多的产品采用锂离子电池做为主要电源，主要是由于锂离子电池具有体积小，能量密度高，无记忆效应，循环寿命高，自放电率低等优点；但同时锂离子电池对充放电要求很高，当过充、过放、过电流及短路等情况发生时，锂离子电池压力与热量大量增加，容易产生火花、燃烧甚至爆炸，因此，锂离子电池无一例外地都加有过充放电保护电路。以目前电池的制造水平和工艺，无法保证电池的一致性。如果将这些电池组装成一个模组，由于电池在使用过程中产生的容量个体差异及自放电率产生的电压差异，会导致模组中各电池的参数大相径庭。针对这一问题就必须要求电池管理系统(BMS)配备均衡功能来保证安全性和稳定性。就现在电动汽车新能源行业发展来看，被动均衡功能被认为是一种有效提高电池一致性的可靠方法。

当前行业内绝大部分BMS采用的传统被动均衡电路如图1所示，每个单体电池B1与一个均衡电阻R1和一个均衡开关K1串联形成均衡回路，闭合均衡开关，可对单体电池进行放电。倘若均衡开关失效(比如均衡开关击穿短路)，将会导致电池处于不可控的持续放电状态。这不仅没有起到保护电池，提高电池一致性的目的，反而会对电池造成更大的损坏，最终导致整个电池模组寿命，容量及安全性能降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种电池管理系统的被动均衡电路和方法，能够对单体电池进行被动均衡，并且便于判断单体电池的均衡开关是否失效。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种电池管理系统的被动均衡电路，包括多个串联的电池、与每个电池串联的均衡回路和采集控制电路，还包括：匹配电阻；

所述匹配电阻用于在所述采集控制电路进行电压采集时，进行差分阻抗匹配；

其中，所述采集控制电路的一端与各所述均衡回路的第一端连接，另一端通过所述匹配电阻与各所述均衡回路的第二端连接，用于控制各所述均衡回路的导通或断开，并进行电压采集，根据采集的电压识别所述均衡回路是否失效。

其中，所述均衡回路包括：

均衡电阻和均衡开关，用于在闭合所述均衡开关后，与每个所述电池串联形成回路，对所述电池进行放电；

所述采集控制电路的两端分别与所述均衡开关的两端相连。

其中，所述均衡电阻的阻值与所述匹配电阻的阻值相等。

其中，所述采集控制电路具体用于：

控制所有所述均衡开关断开后，若检测到任意一个所述均衡开关两端的电压为0V，则确定所述均衡开关失效。

其中，所述采集控制电路具体用于：

在初始正常工作状态，控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第一电压；

在开关检测状态，控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第二电压，若任意一个所述第二电压，等于与所述均衡开关串联的电池的第一电压加上相邻的电池的第一电压，则所述相邻的电池对应的均衡开关失效。

另一方面，本发明提供一种电池管理系统的被动均衡方法，采用上述的被动均衡电路执行，包括：

所述采集控制电路控制各所述均衡回路的导通或断开，并进行电压采集，根据采集的电压识别所述均衡回路是否失效。

其中，所述采集控制电路控制各所述均衡回路的导通或断开，并进行电压采集，根据采集的电压识别所述均衡回路是否失效包括：

所述采集控制电路控制所有所述均衡开关断开；

若所述采集控制电路检测到任意一个所述均衡开关两端的电压为0V，则确定所述均衡开关失效。

或者，所述采集控制电路控制各所述均衡回路的导通或断开，并进行电压采集，根据采集的电压识别所述均衡回路是否失效包括：

在初始正常工作状态，所述采集控制电路控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第一电压；

在开关检测状态，所述采集控制电路控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第二电压；

若所述采集控制电路检测到任意一个所述第二电压等于与所述均衡开关串联的电池的第一电压加上相邻的电池的第一电压，则确定所述相邻的电池对应的均衡开关失效。

本发明的有益效果为：

本发明提供的被动均衡电路通过改变采集控制电路与均衡回路的连接方式，不但可以实现对电池的被动均衡，还能通过采集控制电路判断均衡开关是否失效，在提高电池一致性的同时，保证电池组的安全性。

附图说明

图1是现有技术的被动均衡电路。

图2是本发明实施例一提供的电池管理系统的被动均衡电路。

图3是本发明实施例二提供的电池管理系统的被动均衡方法的流程图。

图4是本发明实施例三提供的电池管理系统的被动均衡方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

图2是本发明提供的电池管理系统的被动均衡电路。如图2所示，本实施例提供一种电池管理系统的被动均衡电路，不但可以实现对电池的被动均衡，还能通过采集控制电路判断均衡开关是否失效，包括多个串联的电池13、与每个电池串联的均衡回路12和采集控制电路11，还包括：匹配电阻。

所述匹配电阻用于所述采集控制电路进行电压采集时，进行差分阻抗匹配。差分阻抗匹配能有效地消除各种反射噪声。

其中，所述采集控制电路11的一端与各所述均衡回路12的第一端连接，另一端通过所述匹配电阻与各所述均衡回路12的第二端连接，用于控制各所述均衡回路12的导通或断开，并进行电压采集，根据采集的电压识别所述均衡回路12是否失效。

如图2中所示，电池B1的匹配电阻为R0，均衡电阻为R1；电池B2的匹配电阻为R1，均衡电阻为R2；电池B3的匹配电阻为R2，均衡电阻为R3。

其中，所述均衡回路12包括：

均衡电阻和均衡开关，用于在闭合所述均衡开关后，与每个所述电池串联形成回路，对所述电池进行放电。电池B1的均衡电阻为R1，均衡开关为S1；电池B2的均衡电阻为R2，均衡开关为S2；电池B3的均衡电阻为R3，均衡开关为S3。

电压采集时，匹配电阻与均衡电阻形成差分阻抗匹配，被动均衡时，均衡电阻与均衡开关实现对相应电池的放电。

所述采集控制电路11的两端分别与所述均衡开关的两端相连。

其中，所述均衡电阻的阻值与所述匹配电阻的阻值相等。

其中，所述采集控制电路具体用于：

控制所有所述均衡开关断开后，若检测到任意一个所述均衡开关两端的电压为0V，则确定所述均衡开关失效。

例如，控制所有均衡开关断开后，若检测到均衡开关S1两端的电压为0V，则确定均衡开关S1失效。

或者，所述采集控制电路具体用于：

在初始正常工作状态，控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第一电压；在开关检测状态，控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第二电压，若任意一个所述第二电压，等于与所述均衡开关串联的电池的第一电压加上相邻的电池的第一电压，则所述相邻的电池对应的均衡开关失效。

例如，在初始正常工作状态，控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，均衡开关S1两端的电压为U1，均衡开关S2两端的电压为U2，作为第一电压；在开关检测状态，控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第二电压；若均衡开关S2两端采集到的第二电压，等于与均衡开关S2串联的电池B2的第一电压U2加上相邻的电池B1的第一电压U1，则所述相邻的电池B1对应的均衡开关S1失效。

本实施例提供的被动均衡电路通过改变采集控制电路与均衡回路的连接方式，不但可以实现对电池的被动均衡，还能通过采集控制电路判断均衡开关是否失效，在提高电池一致性的同时，及时发现均衡开关失效能避免电池过放造成损坏，保证电池组的安全性。

实施例二

本实施例提供一种电池管理系统的被动均衡方法，采用上述实施例的被动均衡电路执行，用于判断均衡开关是否失效。

所述被动均衡方法包括如下步骤：

S21，所述采集控制电路控制各所述均衡回路的导通或断开，并进行电压采集。

采集控制电路控制所有均衡开关断开，并进行电压采集。

S22，根据采集的电压识别所述均衡回路是否失效。

若采集控制电路检测到任意一个均衡开关两端的电压为0V，则确定所述均衡开关失效。

本实施例通过采集控制电路控制均衡开关的通断，并采集各均衡开关两端的电压来判断均衡开关是否失效，能够在提高电池一致性的同时，及时发现均衡开关失效，避免电池过放造成损坏，保证电池组的安全性。

实施例三

本实施例提供一种电池管理系统的被动均衡方法，采用上述实施例的被动均衡电路执行，用于判断均衡开关是否失效。

所述被动均衡方法包括如下步骤：

S31，在初始正常工作状态，所述采集控制电路控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第一电压。

S32，在开关检测状态，所述采集控制电路控制所有所述均衡开关断开，检测各所述均衡开关两端的电压，作为第二电压。

S33，判断所述采集控制电路检测到的任意一个所述第二电压是否等于与所述均衡开关串联的电池的第一电压加上相邻的电池的第一电压，是则执行步骤S34，否则不执行任何操作。

S34，确定所述相邻的电池对应的均衡开关失效。

本实施例通过采集控制电路控制均衡开关的通断，并采集各均衡开关两端的电压来判断均衡开关是否失效，能够在提高电池一致性的同时，及时发现均衡开关失效，避免电池过放造成损坏，保证电池组的安全性。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。