[实用新型]一种分层电池组均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池均衡电路技术领域，具体涉及适用于混合/纯电动汽车、微型电动车或蓄能装置中的一种分层电池组均衡电路。

背景技术

电动汽车或蓄能装置的核心是电池，而二次电池存在着诸多缺点，比如使用不当寿命将大大缩短、存储能量不能过大、串并联使用问题和使用安全性等。电池均衡电路的出现主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。所以电池的核心在于电池均衡电路。一个性能优越的电池均衡电路能够保证电池组始终安全可靠地运行，充分发挥电池组性能，使得电池组摆脱短板效应，提高电池组的使用寿命，通过一系列的管理和控制，从而保障电动汽车或蓄能装置的正常工作。

在业内，电池均衡电路通常被称为电动汽车动力电池系统的“大脑”，与动力电池、整车控制系统共同构成电动汽车的三大核心技术。由于其在电动汽车中特有的重要性，电池均衡电路越来越受到来自包括资本市场、电动汽车产业内，以及国家政策层面的关注。而国内对于电池均衡电路这个概念最早是在2000年左右才提出的，而其产品真正进入市场迄今也只有四五年时间。与动力电池相比，电池均衡电路这项技术显然并未得到足够的发展，该项技术本身的不成熟性也极大地限制了国内电动汽车的发展。电池均衡电路作为各类电动汽车的关键技术之一，主要具有动力电池参数实时监控、故障诊断、SOC估算、短路保护和充放电模式选择等重要功能，拥有了这些技术和产品，就能够在新能源汽车产业中处于领先地位。

实用新型内容

本实用新型的目的是采用分层电池组均衡电路，克服现有技术存在的上述不足。

为了实现上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现。

一种分层电池组均衡电路，包括电池组、底层电池模块控制电路、电池组主控制电路和均衡子单元；电池组包括多个串联的底层电池模块，每个底层电池模块均各自连接一个底层电池模块控制电路，相邻底层电池模块之间的公共连接点均与一个均衡子单元连接，且多个底层电池模块串联形成的电池组的中间点连接有两个均衡子单元；所有均衡子单元均与电池组主控制电路连接；

通过电池组主控制电路输出控制信号，分配底层电池模块控制电路与均衡子单元的工作时间顺序，使得各底层电池模块之间与底层电池模块内的各单体电池之间实现充放电过程中的动态双向无损均衡。

进一步地，电池组由第一底层电池模块、第二底层电池模块、第三底层电池模块和第四底层电池模块串联组成，各底层电池模块均由四个单体电池串联组成，每个底层电池模块和单体电池均各自与一个均衡子单元相连接，第一底层电池模块的正极接电源VCC，第四底层电池模块的负极接地GND。

进一步地，每个均衡子单元由两个带续流二极管的MOSFET以及储能电感构成，两个带续流二极管的MOSFET为括上桥臂MOSFET和下桥臂MOSFET，上桥臂MOSFET的源极与下桥臂MOSFET的漏极均和储能电感的一端相连；上桥臂MOSFET的漏极作为第一输出端，上桥臂MOSFET的栅极作为第二输出端，下桥臂MOSFET的栅极作为第三输出端，下桥臂MOSFET的源极作为第四输出端，储能电感另一端作为第五输出端；相邻单体电池之间的连接公共点与一个均衡子单元的第五输出端连接，四个单体电池串联后的中间点连接两个均衡子单元的第五输出端；与单体电池连接的均衡子单元中MOSFET的通断由底层电池模块控制电路控制；与底层电池模块连接的均衡子单元中MOSFET的通断由电池组主控制电路控制。

进一步地，与第一底层电池模块1及第二底层电池模块2或底层电池模块中第一单体电池或第二单体电池相连的均衡子单元中，第一输出端与对应的底层电池模块或单体电池的正极相连，第五输出端与对应的底层电池模块或单体电池的负极相连；第四输出端接第四底层电池模块或底层电池模块的第四单体电池的负极；与第三底层电池模块、第四底层电池模块、底层电池模块的第三单体电池或第四单体电池相连的均衡子单元，第五输出端与对应的底层电池模块或单体电池的正极相连，第四输出端与对应的底层电池模块或单体电池的负极相连；第一输出端接第一底层电池模块或第一单体电池的正极。

进一步地，所述电池组由锂离子电池、锂聚合物电池、铅酸电池、镍氢电池或镍镉电池组成。

进一步地，底层电池模块控制电路和电池组主控制电路控制的控制信号均满足：使均衡子单元中储能电感在每个开关周期内能够实现复位，即储能电感的电流由零增加，随后又减少到零。