动力电池组bms大电流平衡电路系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种动力电池组BMS大电流平衡电路系统，包括：用于采集电池电压、比较电池电压大小及输出控制信号的中央控制单元；用于设定平衡侦测起点的电压的分压启动电路；用于将高电量电池中的电能转移到低电量电池中的能量转移单元；所述分压启动电路和所述能量转移单元分别与所述中央控制单元电性连接。与现有技术相比，本发明能够适用于采用不同正极材料的锂电池，通用性好，可扩展性强；能够快速转移能量，能量转移效率高，浪费少，提高锂电池的可靠度，延长锂电池的使用寿命。
【专利说明】
动力电池组BMS大电流平衡电路系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种动力电池组BMS大电流平衡电路系统。
【背景技术】
[0002]以目前的锂电池制造水平和工艺，锂电池在生产过程中，各个锂电池之间会存在细微的差别，即存在不一致性这个问题。这种不一致性会使锂电池的各项参数大相径庭，导致各个锂电池的输出电压不一样。如需要将多个锂电池组装在一起形成一个整体的电池组，则必须采用电压均衡手段，这样才能最大程度提升电池组的性能。另一方面，电池组中的锂电池在使用的过程中，也会由于自放电程度以及部位温度等原因导致锂电池之间出现不一致性现象，因而影响电池组的充放电特性。
[0003]为了解决以上所述电池单体之间的不一致性问题，现在通常采用两种平衡方式:一种是利用高电压分压产生电芯平衡效果，由于不同锂材料电芯充饱电电压不同，而且充电V-A曲线图也可能不一致，这种方式会导致平衡效果不佳，而且会造成电芯的损害，更可能造成可靠度不足;另一种是耗能式，利用电阻来消耗能量，这种方式会造成电池组的温度过高，缩短电池使用寿命，可靠度低。因此，有必要提供一种新的平衡电路来解决上述问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种平衡效果好，使用寿命长，可靠度高的动力电池组BMS大电流平衡电路系统。
[0005]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0006]—种动力电池组BMS大电流平衡电路系统，包括:
[0007]用于采集电池电压、比较电池电压大小及输出控制信号的中央控制单元；
[0008]用于设定平衡侦测起点的电压的分压启动电路；
[0009]用于将高电量电池中的电能转移到低电量电池中的能量转移单元；
[0010]所述分压启动电路和所述能量转移单元分别与所述中央控制单元电性连接；
[0011]所述能量转移单元包括第一场效应管、第二场效应管、储能电感和第一至第四电阻，所述储能电感的第一端与第一电池电性连接，储能电感的第二端与第一场效应管的源极电性连接，第一场效应管的栅极与中央控制单元电性连接，第一场效应管的漏极与第二电池之间并联连接有所述第一电阻和第二电阻;第二场效应管的漏极与第一场效应管的源极电性连接，第二场效应管的栅极与中央控制单元电性连接，第二场效应管的源极与地线之间并联连接有所述第三电阻和第四电阻。
[0012]优选的，所述第一电池与地线之间连接有第一电容，所述第二电池与地线之间并联连接有第二电容和第三电容。
[0013]优选的，所述分压启动电路包括PNP三极管、二极管和第五至第八电阻，所述PNP三极管的发射极与第二电池电性连接，PNP三极管的发射极与基极之间连接有所述第五电阻，PNP三极管的基极与第六电阻的第一端连接，第六电阻的第二端与二极管的阳极连接，二极管的阴极与外部控制端连接，PNP三极管的集电极与第七电阻的第一端电性连接，第七电阻的第二端分别与中央控制单元、第八电阻的第一端电性连接，第八电阻的第二端接地。
[0014]与现有技术相比，本发明动力电池组BMS大电流平衡电路系统的有益效果在于:本发明能够适用于采用不同正极材料的锂电池，通用性好，可扩展性强;能够快速转移能量，能量转移效率高，浪费少，提高锂电池的可靠度，延长锂电池的使用寿命。
【附图说明】
[0015]图1为本发明动力电池组BMS大电流平衡电路系统一实施例的电路原理示意图。
[0016]图中各标记如下:1、中央控制单元;2、分压启动电路;3、能量转移单元;Q1、第一场效应管;Q2、第二场效应管;Q3、PNP三极管;Cl、第一电容;C2、第二电容;C3、第三电容;D、二极管;L、储能电感;R1、第一电阻;R2、第二电阻;R3、第三电阻;R4、第四电阻;R5、第五电阻；R6、第六电阻;R7、第七电阻;R8、第八电阻;V1、第一电池;V2、第二电池。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0018]请参阅图1所示，本发明提供一种动力电池组BMS大电流平衡电路系统，包括:
[0019]用于采集电池电压、比较电池电压大小及输出控制信号的中央控制单元I;
[0020]用于设定平衡侦测起点的电压的分压启动电路2;
[0021]用于将高电量电池中的电能转移到低电量电池中的能量转移单元3;
[0022]所述分压启动电路2和所述能量转移单元3分别与所述中央控制单元I电性连接。
[0023]其中，所述能量转移单元3包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、储能电感L和第一至第四电阻，所述储能电感L的第一端与第一电池Vl电性连接，储能电感L的第二端与第一场效应管Ql的源极电性连接，第一场效应管Ql的栅极与中央控制单元I电性连接，第一场效应管Ql的漏极与第二电池V2之间并联连接有所述第一电阻Rl和第二电阻R2;第二场效应管Q2的漏极与第一场效应管Ql的源极电性连接，第二场效应管Q2的栅极与中央控制单元I电性连接，第二场效应管Q2的源极与地线之间并联连接有所述第三电阻R3和第四电阻R4。
[0024]使用时，所述中央控制单元I能够实时分别采集第一电池Vl和第二电池V2的电压，当其中一个电池的电压达到设定值Vcc时，中央控制单元I计算第一电池Vl和第二电池V2的电压差，当电压差大于0.0lVcc时，启动电能平衡功能。
[0025]当第一电池Vl的电压大于第二电池V2的电压且电压差大于0.0lVcc时，采用BOOST模式来平衡电能，中央控制单元I发出控制信号，使第二场效应管Q2导通，第一场效应管Ql断开，第一电池Vl对储能电感L充电，所述第三电阻R3和第四电阻R4能够检测充电电流，当充电电流超过设定值时，中央控制单元I使第二场效应管Q2断开，第一场效应管Ql导通，储能电感L对第二电池V2放电，从而实现电能转移，如此重复储能洩能直至第一电池Vl和第二电池V2的电压差小于0.005Vcc。
[0026]当第一电池Vl的电压小于第二电池V2的电压且电压差大于0.0lVcc时，采用BUCK模式来平衡电能，中央控制单元I发出控制信号，使第一场效应管Ql导通，第二场效应管Q2断开，第二电池V2对储能电感L充电，所述第一电阻Rl和第二电阻R2能够检测充电电流，当充电电流超过设定值时，中央控制单元I使第一场效应管Ql断开，第二场效应管Q2导通，储能电感L对第一电池Vl放电，从而实现电能转移，如此重复储能洩能直至第一电池Vl和第二电池V2的电压差小于0.005Vcc。
[0027]具体应用时，第一电池Vl和第二电池V2为相邻的两个电池，本发明所述动力电池组BMS大电流平衡电路系统通过对每相邻两个电池之间的电压的比较，利用buck-boost方式，通过电压高的电池对储能电感L充电，储能电感L洩能对其相邻电压低的电池充电，达到控制电池间电压差异的目的。
[0028]此外，所述第一电池Vl与地线之间连接有第一电容Cl，所述第二电池V2与地线之间并联连接有第二电容C2和第三电容C3，第一至第三电容能够滤除杂波，减少其它信号对第一电池Vl和第二电池V2的干扰。
[0029]在本发明中，所述分压启动电路2包括PNP三极管Q3、二极管D和第五至第八电阻，所述PNP三极管Q3的发射极与第二电池V2电性连接，PNP三极管Q3的发射极与基极之间连接有所述第五电阻R5，PNP三极管Q3的基极与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极与外部控制端连接，PNP三极管Q3的集电极与第七电阻R7的第一端电性连接，第七电阻R7的第二端分别与中央控制单元1、第八电阻R8的第一端电性连接，第八电阻R8的第二端接地。
[0030]应用时，外部控制端发出控制信号，使PNP三极管Q3导通，第七电阻R7和第八电阻R8对第二电池V2进行分压，所述分压启动电路2能够通过改变第七电阻R7和第八电阻R8的阻值来设定平衡侦测起点(即PNP三极管Q3的发射极)的电压，从而使本发明能够适用于不同材料电池组的电源管理系统。
[0031]以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种动力电池组BMS大电流平衡电路系统，其特征在于，包括: 用于采集电池电压、比较电池电压大小及输出控制信号的中央控制单元； 用于设定平衡侦测起点的电压的分压启动电路； 用于将高电量电池中的电能转移到低电量电池中的能量转移单元； 所述分压启动电路和所述能量转移单元分别与所述中央控制单元电性连接； 所述能量转移单元包括第一场效应管、第二场效应管、储能电感和第一至第四电阻，所述储能电感的第一端与第一电池电性连接，储能电感的第二端与第一场效应管的源极电性连接，第一场效应管的栅极与中央控制单元电性连接，第一场效应管的漏极与第二电池之间并联连接有所述第一电阻和第二电阻;第二场效应管的漏极与第一场效应管的源极电性连接，第二场效应管的栅极与中央控制单元电性连接，第二场效应管的源极与地线之间并联连接有所述第三电阻和第四电阻。2.如权利要求1所述的动力电池组BMS大电流平衡电路系统，其特征在于:所述第一电池与地线之间连接有第一电容，所述第二电池与地线之间并联连接有第二电容和第三电容。3.如权利要求1所述的动力电池组BMS大电流平衡电路系统，其特征在于:所述分压启动电路包括PNP三极管、二极管和第五至第八电阻，所述PNP三极管的发射极与第二电池电性连接，PNP三极管的发射极与基极之间连接有所述第五电阻，PNP三极管的基极与第六电阻的第一端连接，第六电阻的第二端与二极管的阳极连接，二极管的阴极与外部控制端连接，PNP三极管的集电极与第七电阻的第一端电性连接，第七电阻的第二端分别与中央控制单元、第八电阻的第一端电性连接，第八电阻的第二端接地。
【文档编号】H02J7/00GK106026314SQ201610630349
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月4日
【发明人】欧阳长春, 张晓红, 许驩鑫
【申请人】昆山金鑫新能源科技有限公司