一种电池管理系统的被动均衡控制电路的制作方法

本实用新型涉及电池管理系统应用领域，具体为一种电池管理系统的被动均衡控制电路。

背景技术：

在传统化石能源日趋匮乏，环境危机愈加严重的今天，世界各国和地区越来越重视节能减排和开发新能源应用，新能源汽车作为能源转型的重要分支也日益成为各国研究的热点，动力磷酸铁锂电池动态响应性能好、循环寿命长，是目前最具发展前景的电池，但为了满足大功率应用需求，其大规模串并联后仍需要配置高效可靠的电池管理系统，其中，均衡控制是电池管理系统最为关键的部分，直接关系到电池组的使用寿命和安全可靠性，现有的电池管理系统的被动均衡控制电路，还存在以下不足之处：

例如，申请号为201620561118.6，专利名称为一种车载电池管理系统的被动均衡控制电路的实用新型专利：

其采用双MOS串联的方式做开关，防止单MOS单点失效后将电池单体放空，同时增加均衡开启状态检测确保需要均衡时打开，无需均衡时关闭，对均衡执行情况进行监控，提高均衡电路的可靠性。本实用新型解决了电池组系统单体一致性较差的问题，提高系统的可用容量，延长了电池组的寿命，提高了车辆的续航能力。

但是，现有的电池管理系统的被动均衡控制电路存在以下缺陷：

(1)在被动均衡的电池管理系统中，在每个电池单元两端并联一个开关和一个负载电阻，这种电路均衡可以选择任意个别单元电池进行放电，这种方法适用于电池组的充电过程，对电压高的电池放电，只适用于电池充电场合，而且这种均衡有太多不必要的能量损失，有些电路考虑到功耗问题，均衡时的电流低至100mA进行放电，这样在充电过程中均衡耗时高达几小时，效率低下；

(2)现有的均衡之法虽然均衡速度快，能量损失少，但同一时刻只能有两节电池参与到均衡之中，开关控制复杂，与变压器式主动均衡相比，电感式主动均衡的能量转移效率太低。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种电池管理系统的被动均衡控制电路，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电池管理系统的被动均衡控制电路，包括第一双向反激式变压器、第二双向反激式变压器和第三双向反激式变压器，所述第一双向反激式变压器、第二双向反激式变压器和第三双向反激式变压器的输入正极端均串联连接，所述第一双向反激式变压器的输入端连接有第一增强型MOSFET，所述第一增强型MOSFET的源极和漏极之间串接有第一续流二极管，所述第一双向反激式变压器的输出端连接有第二增强型MOSFET，所述第二增强型MOSFET的源极和漏极之间串接有第二续流二极管，所述第一双向反激式变压器的输出端还并接有第一电池组，所述第一电池组的正极端与第一双向反激式变压器输入正极端相连接，所述第一电池组的正极端还串接有第一MOS开关管，所述第一MOS开关管的另一端通过第一电阻与第一电池组的负极端相连接。

进一步地，所述第二双向反激式变压器的输入端连接有第三增强型MOSFET，所述第三增强型MOSFET的源极和漏极之间串接有第三续流二极管，所述第三增强型MOSFET的源极与第一增强型MOSFET的源极相连接，所述第二双向反激式变压器的输出端连接有第四增强型MOSFET，所述第四增强型MOSFET的源极和漏极之间串接有第四续流二极管，所述第二双向反激式变压器的输出正极端还并接有第二电池组，所述第二电池组的正极端与第一电池组的负极端相连接，所述第二电池组负极端与第四增强型MOSFET的源极相连接。

进一步地，所述第二电池组的两端还并接有第二MOS开关管和第二电阻，所述第二MOS开关管和第二电阻之间为串联连接。

进一步地，所述第三双向反激式变压器的输入端连接有第五增强型MOSFET，所述第五增强型MOSFET的源极和漏极之间串接有第五续流二极管，所述第五增强型MOSFET的源极与第三增强型MOSFET的源极相连接，所述第三双向反激式变压器的输出端连接有第六增强型MOSFET，所述第六增强型MOSFET的源极和漏极之间串接有第六续流二极管，所述第三双向反激式变压器的输出正极端还并接有第三电池组，所述第三电池组的正极端与第二电池组的负极端相连接，所述第三电池组负极端与第六增强型MOSFET的源极相连接。

进一步地，所述第三电池组的两端还并接有第三MOS开关管和第三电阻，所述第三MOS开关管和第三电阻之间为串联连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的电池管理系统的被动均衡控制电路，不仅能够实现能量从输入端到输出端的正向转移，还能实现输出端到输入端的反向转移，兼并了有损均衡与无损均衡的功能；

(2)本实用新型的电池管理系统的被动均衡控制电路，采用混合式均衡电路拓扑结构，最大程度地减小了单一均衡对MOS管及均衡元器件的损耗，进一步缩小了电池间的差异。

附图说明

图1为本实用新型的整体电路示意图；

图2为本实用新型的双向反激式变压器原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种电池管理系统的被动均衡控制电路，包括第一双向反激式变压器T1、第二双向反激式变压器T2和第三双向反激式变压器T3，第一双向反激式变压器T1、第二双向反激式变压器T2和第三双向反激式变压器T3的输入正极端均串联连接，第一双向反激式变压器T1的输入端连接有第一增强型MOSFETQ11，第一增强型MOSFETQ11的源极和漏极之间串接有第一续流二极管D11，第一双向反激式变压器T1的输出端连接有第二增强型MOSFETQ12，第二增强型MOSFETQ12的源极和漏极之间串接有第二续流二极管D12，第一双向反激式变压器T1的输出端还并接有第一电池组B1，第一电池组B1的正极端与第一双向反激式变压器T1输入正极端相连接，第一电池组B1的正极端还串接有第一MOS开关管K1，第一MOS开关管K1的另一端通过第一电阻R1与第一电池组B1的负极端相连接。

第二双向反激式变压器T2的输入端连接有第三增强型MOSFETQ21，第三增强型MOSFETQ21的源极和漏极之间串接有第三续流二极管D21，第三增强型MOSFETQ21的源极与第一增强型MOSFETQ11的源极相连接，第二双向反激式变压器T2的输出端连接有第四增强型MOSFETQ22，第四增强型MOSFETQ22的源极和漏极之间串接有第四续流二极管D22，第二双向反激式变压器T2的输出正极端还并接有第二电池组B2，第二电池组B2的正极端与第一电池组B1的负极端相连接，第二电池组B2负极端与第四增强型MOSFETQ22的源极相连接，第二电池组B2的两端还并接有第二MOS开关管K2和第二电阻R2，第二MOS开关管K2和第二电阻R2之间为串联连接。

第三双向反激式变压器T3的输入端连接有第五增强型MOSFETQ31，第五增强型MOSFETQ31的源极和漏极之间串接有第五续流二极管D31，第五增强型MOSFETQ31的源极与第三增强型MOSFETQ21的源极相连接，第三双向反激式变压器T3的输出端连接有第六增强型MOSFETQ32，第六增强型MOSFETQ32的源极和漏极之间串接有第六续流二极管D32，第三双向反激式变压器T3的输出正极端还并接有第三电池组B3，第三电池组B3的正极端与第二电池组B2的负极端相连接，第三电池组B3负极端与第六增强型MOSFETQ32的源极相连接，第三电池组B3的两端还并接有第三MOS开关管K3和第三电阻R3，第三MOS开关管K3和第三电阻R3之间为串联连接。

本实施例中，被动均衡控制电路是利用双向反激式变压器作为能量载体，通过电能与磁能之间的转换，使能量在单体电池与电池组之间形成双向转移，从而达到能量的平衡，假设某一节单体电池能量偏高，则开启其初级绕组中对应的MOS管，多余的电能以磁能形式存储在变压器电感中，次级绕组感应电动势由于二极管而被截止，随后，关闭初级绕组中MOS管，次级绕组感应电动势反向，二极管导通，磁能转化成电能释放到电池组中。

本实施例中，采用混合式均衡电路拓扑结构，在串联电池的两端同时连接变压器和耗散电阻进行均衡，采用第一增强型MOSFETQ11、第二增强型MOSFETQ12、第三增强型MOSFETQ21、第四增强型MOSFETQ22、第五增强型MOSFETQ31和第六增强型MOSFETQ32主要用来控制均衡，第一MOS开关管K1、第二MOS开关管K2和第三MOS开关管K3主要用来控制耗散均衡启闭的开关。

本实施例中，被动均衡控制电路的工作原理：当检测到电池之间的差异较大时，开启效率高、速度快的反激式变压器主动均衡，当检测到电池之间的差异较小吋，开启简单的、有效的电阻放电式均衡，进一步缩小电池间的差异。当检测到电池间的差异很小时，停止任何均衡。两种方式相辅相成，最大程度地减小了单一均衡对MOS管及均衡元器件的损耗。

本实施例中，被动均衡策略是以电池组中最小电池为判决策略的均衡基准，主要是由于该均衡方式只能进行电池的放电处理，由于此缺陷的存在，我们仅在电池的充电和静置模式下使用该均衡方法，在电池的放电模式下我们只开启主动均衡方式，即不同模式下采取不同均衡。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。