一种电池组的均衡控制装置、系统及方法与流程

本技术涉及电池均衡的，尤其是涉及一种电池组的均衡控制装置、系统及方法。

背景技术：

1、在锂离子电池等新型电池的应用环境中，为了能提供给负载足够的电压，常常把多个电池单体串联起来使用，而若干电池单体串联后组成的电池组在使用一定时间后，由于电池组内的每个电池单体的电芯、使用时间、使用温度皆不同，故可能会出现各个电池单体的电压存在较大的差异，例如在充电时可能有部分电池单体出现过压，或者在放电时一部分电池单体出现欠压，这就导致电池组的使用寿命下降且整个电池组的应用环境不稳定，影响了负载的正常使用。

2、为了减少因不同电池单体的差异而导致的影响，相关技术中会对每节电池单体的电压进行采集检测，并根据不同的电池单体的电压进行适当的均衡，其中，均衡是指使电池组中各个电池单体的电压、容量及充放电特性趋于一致的功能。

3、上述的均衡方式往往需要采集和隔离不共线，在不共线的情况下需要使用采集和均衡分开控制的方法，均衡控制电路相对复杂，控制方式成本较高。

4、而在申请号为cn104600799a的中国专利公开了一种串联电池组均衡电路及均衡方法，其包括隔离开关模块、微控制器、充电电路和直流变换器，微控制器用于对电池单体的电压进行采集，充电电路用于对电池单体进行均衡，微控制器连接于充电电路，其中隔离开关模块包括多个隔离开关，每个隔离开关的第一电压输入端和第二电压输入端连接串联电池组中每一个电池单体的正极和负极，每一个隔离开关的控制端连接于微控制器的一个输出端，微控制器控制隔离开关导通或关断以采集串联单体中每一个电池单体的电压值，并根据电压判断需不需要通过充电电路对电池单体进行充电，完成充电后，在驱动所有隔离开关导通以采集每一个电池单体的电压值，直至所有电池单体的电压值达到电压均值。

5、进一步的，隔离开关包括四个场效应管和两个发光二极管，两个场效应管和一个发光二极管而一组，其中一组连接于电池单体的正极，另一组连接于电池单体的负极，利用发光二极管实现反串联mos管的导通和截止，继而实现隔离控制。

6、通过这种方式进行隔离时，虽然采集和均衡采用共线的方式，但每一个电池单体都需要对应设置有至少四个不同的场效应管作为控制开关，当电池数量较多时，依旧需要花费较多的成本制作相应的隔离开关，成本仍然较高。

技术实现思路

1、为了降低在进行对电池组进行采集均衡时的设计成本，本技术提供一种电池组的均衡控制装置、系统及方法。

2、第一方面，本技术提供的一种电池组的均衡控制装置，采用如下的技术方案：

3、一种电池组的均衡控制装置，包括开关模块、换向模块和第一等效电阻rx，其中，

4、所述开关模块有n+1个，n表征为电池单体的数量，n+1个所述开关模块均与电池组连接，且任意电池单体的正极和负极上皆只连接有一个开关模块，

5、所述换向模块具有第一节点、第二节点、第三节点和第四节点，所述所述第一节点和所有第偶数个所述开关模块连接，第二节点和所有第奇数个所述开关模块连接，所述第三节点和第四节点分别于所述第一等效电阻rx两端连接，且所述第四节点接地，所述换向模块还包括第二受控端，所述换向模块根据所述第二受控端接收的信号使四个节点两两换向；

6、所述开关模块包括两个mos管和第二等效电阻r，两个mos管的源极相连接，两个mos管的栅极相连接并共同构成第一受控端，其中一个mos管的漏极连接于所述换向模块的第一节点或第二节点，另一个mos管的漏极连接于所述电池单体的正极和/或负极，

7、第二等效电阻r一端连接于两个所述mos管的源极之间，另一端连接于两个所述mos管的栅极之间。

8、通过上述技术方案，通过第二受控端使得四个节点进行换向，并通过第一受控端打开相应的电池单体上的开关模块，使得任意电池单体的正极始终施加在第三节点，负极始终施加在第四节点，以使得第一等效电阻rx上获得分压，第二等效电阻r上则会产生电源电压减去第一等效电阻rx的分压后的电压，这个电压使得开关模块内的剩余mos管导通，以此使得电池正极可以流向电池的负极，以共同形成一个电池回路，通过这种方式降低设置隔离开关所需要的成本。

9、优选的，所述换向模块包括第一换向mos管、第二换向mos管、第三换向mos管、第四换向mos管，其中，

10、所述第一换向mos管的栅极形成第二受控端，所述第一换向mos管的源极连接于所述第一节点，所述第一换向mos管的漏极连接于所述第三节点；

11、所述第二换向mos管的栅极形成第二受控端，所述第二换向mos管的源极连接于所述第二节点，所述第二换向mos管的漏极连接于所述第三节点；

12、所述第三换向mos管的栅极形成第二受控端，所述第三换向mos管的漏极连接于所述第二节点，所述第三换向mos管的源极连接于所述第四节点；

13、所述第四换向mos管的栅极形成第二受控端，所述第四换向mos管的漏极连接于所述第一节点，所述第四换向mos管的源极连接于所述第四节点；

14、所述第一换向mos管和第二换向mos管位于所述第一等效电阻rx一端，所述第三换向mos管和第四换向mos管位于所述第一等效电阻rx另一端。

15、第二方面，本技术提供的一种电池组的均衡控制系统，采用如下的技术方案：

16、一种电池组的均衡控制系统，包括电池组的均衡控制装置、采集模块、均衡模块、处理模块和电源模块，其中，

17、所述采集模块连接于所述第三节点以对所述电池单体的电压进行采集，所述均衡模块连接于所述第三节点以根据所述采集结果对电池组进行均衡；

18、所述处理模块连接于所述开关模块的第一受控端和所述换向模块的第二受控端以控制所述开关模块和换向模块的通断及切换；

19、所述电源模块用于提供供所述开关模块导通的电源电压。

20、优选的，所述处理模块包括单片机、第一控制电路和第二控制电路，所述单片机包括n+3个管脚，其中第1～n+1管脚分别连接于n+1个第一控制电路，且n+1个所述第一控制电路分别连接于所述开关模块的开关受控端，所述第一控制电路用于根据所述单片机的指令以控制相应的所述开关模块的通断，单片机上的第n+2～n+3管脚连接于第二控制电路，所述第二控制电路用于根据所述单片机的指令以控制相应的换向模块的通断，且所述第二控制模块连接于换向模块的第二受控端，其中所述第一换向mos管和第三换向mos管所对应的管脚相同，所述第二换向mos管和第四换向mos管所对应的管脚相同。

21、优选的，所述第一控制电路包括两个三极管，其中，一个三极管的基极连接于所述单片机的相应管脚以接收电平控制信号，该三极管的发射极接地，该三极管的集电极连接于另一个三极管的基极，另一个三极管的发射极连接有电源模块，另一个三极管的集电极连接于所述隔离模块。

22、优选的，连接于所述第一换向mos管和所述第二换向mos管上的第二控制模块包括两个三极管，其中，三极管的基极连接于所述单片机的管脚以接收电平控制信号，该三极管的发射极接地，该三极管的集电极连接于另一个三极管的基极，另一个三极管的发射极连接于电源模块，所述电源模块还用于提供所述换向模块导通的电源电压，另一个三极管的集电极连接于换向模块。

23、优选的，所述第一控制电路和所述开关模块之间设置有隔离二极管，所述隔离二极管的阳极连接于所述第一控制电路和所述电源模块，所述隔离二极管的阴极连接于开关模块上。

24、优选的，所述第二控制模块和所述换向模块之间设置有换向二极管，所述换向二极管的阳极连接于所述第二控制模块和所述电源模块，所述开关二极管的阴极连接于换向模块上。

25、第三方面，本技术提供一种电池组的均衡控制方法，采用如下的技术方案：

26、一种电池组的均衡控制方法，包括：

27、选定电池组内第m个电池单体，其中，m初始状态下对应电池组内位于中间的电池单体；

28、使换向模块按照与第m个电池单体所对应的预设方式将四个节点两两连通，并使与第m个电池单体对应的开关模块导通；

29、采集第m个电池单体的电池电压；

30、按照预设规则关闭当前导通的一个开关模块，并使m=m+1；

31、重复上述步骤，直到n个电池单体均被采集一次电压；

32、根据采集到的电压对电池组进行均衡。

33、优选的，所述预设规则，包括：

34、选择位于所述第m个电池单体的负极方向且相邻的电池单体，并定义为新的第m个电池单体，m=m+1；

35、若第m个电池单体的负极方向不存在电池单体时，选择位于所述第m个电池单体的正极方向且相邻的电池单体，并定义为新的第m个电池单体，m=m+1，并判断所述新的第m个电池单体是否已经被采集；

36、若是，则继续选择位于正极方向且相邻的电池单体并定义为新的第m个电池单体，m=m+1；

37、若不是，则对该电池单体进行采集。

38、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

39、1.通过开关模块和换向模块的配合，使得对电池组进行采集和均衡时，通过对mos管的运用，避免使用了相关技术中成本较高的隔离开关，有效地降低了设计成本；

40、2.相比于相关技术中的隔离开关，本技术使用的开关模块数量更少，进一步节省成本；

41、3.通过采集过程中，在进行电池单体切换时，采用共地方式，有效的减少了因不共地而产生的浪涌尖峰电压；

42、4.通过从电池组内位于中间位置的电池单体开始采集，减少了开关模块中的mos管上的受压，可以选用成本更低，性价比更高的mos管。