[发明专利]一种锂电池主动均衡系统

说明书

本发明涉及一种基于电池管理芯片LTC6804的电动汽车锂电池主动均衡系统，单片机通过电池管理芯片来采集电池电压，并确定锂电池主动均衡方案，均衡电路中使用N‑MOSFET和P‑MOSFET串联形成的双向开关，能够实现能量的双向传递，且两组双向开关仅需要一个控制信号，极大减小系统控制难度。每个电池要串联一个充电允许开关，防止误充电的发生，提高了系统的安全可靠性。控制两个N‑MOSFET即可实现单体‑单体均衡电路和单体‑整体均衡电路的切换，使电路结构清晰，且便于控制。单体‑单体均衡电路和单体‑整体均衡电路组成的双层均衡电路,使动力锂电池组达到最佳的均衡效果。本发明电路结构简洁，成本低，均衡速度快，电路具有层次性，易于模块化，利于多个均衡电路的堆叠，可广泛应用于电动汽车。

技术领域

本发明涉及一种基于电池管理芯片LTC6804的锂电池主动均衡系统,尤其适用于电动汽车。

背景技术

锂电池是电动汽车动力的源泉,电动汽车的性能很大程度上取决于锂电池,因此锂电池的维护显得尤其重要。制造工艺的不同和各种坏境因素会导致锂电池容量不同，锂电池单体的电压差异会随着充放电次数的增多而逐渐扩大，这种电压差异会导致电池组性能下降和工作年限缩短,因此为动力锂电池组设计均衡电路来实现锂电池单体电压的均衡显得尤其重要。锂电池的均衡分为被动均衡和主动均衡。其中，被动均衡电路将锂电池单体多余的电能消耗在电阻上,其电路简单，控制简便,但能量利用低下且均衡速度缓慢。主动均衡电路通过储能器件将能量在电池组内部传递,主动均衡的方法主要包括：电容均衡法，电感均衡法，变压器均衡法。主动均衡的能量传递方向分为：单体-单体，单体-整体，整体-单体。主动均衡能量利用率高，均衡速度快，但是其控制复杂，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种锂电池主动均衡系统解决传统主动均衡控制复杂,成本高的缺点。

本发明是这样实现的，

一种锂电池主动均衡系统，该系统包括：

电池管理芯片用于采集电池电压，所述电池管理芯片的采集引脚和多节18650锂电池相连；单片机，其SPI端口与电池管理芯片的SPI端口相连；MOSFET阵列，由P-MOSFET管和N-MOSFET管组成，与单片机的控制引脚和电池管理芯片的控制引脚相连；由MOSFET阵列中P-MOSFET和N-MOSFET管导通和关断形成单体-单体均衡电路实现单体到单体的能量转移；由MOSFET阵列中P-MOSFET管和N-MOSFET管导通和关断形成单体-整体均衡电路实现单体到整体的能量转移；该系统中包括通过MOSFET阵列控制与每节18650锂电池形成回路的超级电容；以及原边与每节18650锂电池形成回路，副边与所有18650锂电池串联后形成回路的反激变压器。

进一步地，所述电池管理芯片采用型号为LTC6804的芯片。

进一步地，通过所述电池管理芯片的Sn端口控制多对由P-MOSFET管和N-MOSFET管组成的双向开关。

进一步地，18650锂电池数量为12节。

进一步地，所述MOSFET阵列包括每节18650锂电池的正极依次连接的第一N-MOSFET管与第一P-MOSFET管，每节18650锂电池的负极依次连接的第二P-MOSFET管、第二N-MOSFET管以及第三N-MOSFET管组成的均衡控制开关；

MOSFET阵列还包括超级电容的正极依次连接的P-MOSFET管Q1、N-MOSFET管Q2与N-MOSFET管Q3以及反激变压器原边相连的N-MOSFET管Q4组成的均衡模式控制开关。

进一步地，所述均衡模式控制开关N-MOSFET管Q2与P-MOSFET管Q1通过电阻R10与电池管理芯片控制端相连。

进一步地，若检测到某单体电池作为输出电池需要将能量转移到另一个单体电池作为接受电池，则需要按以下步骤完成单体-单体的能量转移：