主动均衡拓扑电路及电池管理装置的制作方法

本技术涉及车载电源，尤其涉及一种主动均衡拓扑电路及电池管理装置。

背景技术：

1、随着化石能源的日渐枯竭及随之而来的环境污染问题，燃油车的市场优势较于以往明显下降，电动汽车正逐渐走进大众视野，电池管理系统是电动汽车中最关键的组件，对电动汽车的性能有着至关重要的影响。在用户日常使用过程中，电池管理系统会经过反复的充放电，电化学特性的差异将会导致串联电池之间产生荷电状态不均衡的问题，此时，电池管理系统将会中止充电或者放电过程，使个别电池免于过度充电或者过度放电，从而引起电池系统可用容量的下降。

2、目前，为解决荷电状态不平衡的技术问题，通常采用电池均衡技术中的主动均衡拓扑来辅助电池管理系统工作，但是，主动均衡拓扑存在电路复杂度高、控制难度大、硬件成本高以及功能单一等应用瓶颈，难以在电动汽车中应用实施，这就导致主动均衡拓扑的适用范围窄。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种主动均衡拓扑电路，旨在扩大主动均衡拓扑的适用范围。

2、为实现上述目的，本实用新型提出一种主动均衡拓扑电路，所述主动均衡拓扑电路包括高压直流母线、第一均衡母线、第二均衡母线、至少两个电源模块和至少两个变换模块；所述电源模块串联连接于所述高压直流母线上；所述变换模块的输入端连接所述电源模块的输出端，所述变换模块的第一输出端连接所述第一均衡母线，所述变换模块的第二输出端连接所述第二均衡母线；所述第一均衡母线和所述第二均衡母线的供电电压不同。

3、可选地，所述主动均衡拓扑电路还包括第一电容和第二电容；所述第一电容的第一端连接所述第一均衡母线，所述第一电容的第二端和所述变换模块的第三输出端接地，所述第二电容的第一端连接所述第二均衡母线，所述第二电容的第二端和所述变换模块的第四输出端接地。

4、可选地，所述变换模块包括第一均衡单元、第二均衡单元、第三均衡单元和变压器；所述第一均衡单元的第一输入端连接所述电源模块的正极，所述第一均衡单元的第二输入端连接所述电源模块的负极，所述第一均衡单元的输出端连接所述变压器的原边，所述第二均衡单元的输入端连接所述变压器的第一副边，所述第二均衡单元的第一输出端连接所述第一均衡母线，所述第二均衡单元的第二输出端接地，所述第三均衡单元的输入端连接所述变压器的第二副边，所述第三均衡单元的第一输出端连接所述第二均衡母线，所述第三均衡单元的第二输出端接地。

5、可选地，所述变换模块还包括第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻和第二电阻；所述第三电容的第一端连接所述第一均衡单元的第一输入端，所述第三电容的第二端连接所述第一均衡单元的第二输入端；所述第四电容的第一端连接所述第二均衡单元的第一输出端，所述第四电容的第二端连接所述第二均衡单元的第二输出端；所述第五电容的第一端连接所述第三均衡单元的第一输出端，所述第五电容的第二端连接所述第三均衡单元的第二输出端；所述第一电阻的第一端连接所述第二均衡单元的第一输出端，所述第一电阻的第二端连接所述第二均衡单元的第二输出端；所述第二电阻的第一端连接所述第三均衡单元的第一输出端，所述第二电阻的第二端连接所述第三均衡单元的第二输出端。

6、可选地，所述第一均衡单元、所述第二均衡单元和所述第三均衡单元均相同，所述第一均衡单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感；所述第一开关管的漏极连接所述第三电容的第一端，所述第三开关管的漏极连接所述第一开关管的漏极，所述第一开关管的源极连接所述第二开关管的漏极和所述第一电感的第一端，所述第二开关管的源极连接所述第三电容的第二端，所述第四开关管的源极连接所述第二开关管的源极，所述第三开关管的源极、所述第四开关管的漏极和所述第一电感的第二端连接所述变压器的原边。

7、可选地，所述第一均衡单元、所述第二均衡单元和所述第三均衡单元均相同，所述第一均衡单元包括第五开关管、第六开关管、第六电容、第七电容和第二电感；所述第六电容的第一端连接所述第三电容的第一端，所述第五开关管的漏极连接所述第六电容的第一端，所述第六电容的第二端连接所述第七电容的第一端和所述第二电感的第一端，所述第七电容的第二端连接所述第三电容的第二端，所述第六开关管的源极连接所述第七电容的第二端，所述第六开关管的漏极、所述五开关管的源极和所述第二电感的第二端连接所述变压器的原边。

8、可选地，所述第一均衡母线用于主动均衡所述电源模块之间的电池电量。

9、可选地，所述第二均衡母线用于主动均衡所述电源模块之间的电池电量。

10、可选地，所述第一均衡母线和所述第二均衡母线采用分布式控制。

11、此外，本实用新型还提供一种电池管理装置，包括主动均衡拓扑电路；

12、所述主动均衡拓扑电路用于实现电源模块之间的电量均衡，所述主动均衡拓扑电路被配置为如上所述的主动均衡拓扑电路。

13、本实用新型的有益效果在于，通过设置第一均衡母线和第二均衡母线控制电源模块输出给变换模块的输出电流的大小，电量低的电源模块可以在第一均衡母线或第二均衡母线上吸收能量，而电量高的电源模块可以在第一均衡母线或第二均衡母线上输出能量，使得电源模块的电压与输出电流呈正比，从而无需额外的高降压dc-dc变换器，只需在均衡母线上施加均衡控制策略，就能实现电源模块之间的电量均衡，同时第一均衡母线用于辅助负载度高的负载供电，第二均衡母线用于辅助负载度低的负载供电，克服了主动均衡拓扑电路功能单一的技术缺陷，因此，本实用新型所提及的主动均衡拓扑电路的电路结构简单、电路的控制难度小，扩大了主动均衡拓扑的适用范围。

技术特征：

1.一种主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述主动均衡拓扑电路包括：

2.如权利要求1所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述主动均衡拓扑电路还包括第一电容和第二电容；所述第一电容的第一端连接所述第一均衡母线，所述第一电容的第二端和所述变换模块的第三输出端接地，所述第二电容的第一端连接所述第二均衡母线，所述第二电容的第二端和所述变换模块的第四输出端接地。

3.如权利要求2所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述变换模块包括第一均衡单元、第二均衡单元、第三均衡单元和变压器；所述第一均衡单元的第一输入端连接所述电源模块的正极，所述第一均衡单元的第二输入端连接所述电源模块的负极，所述第一均衡单元的输出端连接所述变压器的原边，所述第二均衡单元的输入端连接所述变压器的第一副边，所述第二均衡单元的第一输出端连接所述第一均衡母线，所述第二均衡单元的第二输出端接地，所述第三均衡单元的输入端连接所述变压器的第二副边，所述第三均衡单元的第一输出端连接所述第二均衡母线，所述第三均衡单元的第二输出端接地。

4.如权利要求3所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述变换模块还包括第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻和第二电阻；所述第三电容的第一端连接所述第一均衡单元的第一输入端，所述第三电容的第二端连接所述第一均衡单元的第二输入端；所述第四电容的第一端连接所述第二均衡单元的第一输出端，所述第四电容的第二端连接所述第二均衡单元的第二输出端；所述第五电容的第一端连接所述第三均衡单元的第一输出端，所述第五电容的第二端连接所述第三均衡单元的第二输出端；所述第一电阻的第一端连接所述第二均衡单元的第一输出端，所述第一电阻的第二端连接所述第二均衡单元的第二输出端；所述第二电阻的第一端连接所述第三均衡单元的第一输出端，所述第二电阻的第二端连接所述第三均衡单元的第二输出端。

5.如权利要求4所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述第一均衡单元、所述第二均衡单元和所述第三均衡单元均相同，所述第一均衡单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感；所述第一开关管的漏极连接所述第三电容的第一端，所述第三开关管的漏极连接所述第一开关管的漏极，所述第一开关管的源极连接所述第二开关管的漏极和所述第一电感的第一端，所述第二开关管的源极连接所述第三电容的第二端，所述第四开关管的源极连接所述第二开关管的源极，所述第三开关管的源极、所述第四开关管的漏极和所述第一电感的第二端连接所述变压器的原边。

6.如权利要求4所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述第一均衡单元、所述第二均衡单元和所述第三均衡单元均相同，所述第一均衡单元包括第五开关管、第六开关管、第六电容、第七电容和第二电感；所述第六电容的第一端连接所述第三电容的第一端，所述第五开关管的漏极连接所述第六电容的第一端，所述第六电容的第二端连接所述第七电容的第一端和所述第二电感的第一端，所述第七电容的第二端连接所述第三电容的第二端，所述第六开关管的源极连接所述第七电容的第二端，所述第六开关管的漏极、所述五开关管的源极和所述第二电感的第二端连接所述变压器的原边。

7.如权利要求1所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述第一均衡母线用于主动均衡所述电源模块之间的电池电量。

8.如权利要求1所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述第二均衡母线用于主动均衡所述电源模块之间的电池电量。

9.如权利要求1所述的主动均衡拓扑电路，其特征在于，所述第一均衡母线和所述第二均衡母线采用分布式控制。

10.一种电池管理装置，其特征在于，所述电池管理装置包括如权利要求1至9任意一项所述的主动均衡拓扑电路。

技术总结
本技术公开了一种主动均衡拓扑电路及电池管理装置，包括高压直流母线、第一均衡母线、第二均衡母线、至少两个电源模块和至少两个变换模块；所述电源模块串联连接于所述高压直流母线上；所述变换模块的输入端连接所述电源模块的输出端，所述变换模块的第一输出端连接所述第一均衡母线，所述变换模块的第二输出端连接所述第二均衡母线；所述第一均衡母线和所述第二均衡母线的供电电压不同，本技术解决了主动均衡拓扑的适用范围窄的技术问题。

技术研发人员：梁欢,屈凡,邓鑫,黄佳佳,徐忆平,金茜
受保护的技术使用者：苏州汇川控制技术有限公司
技术研发日：20230404
技术公布日：2024/1/15