【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電池壓差均衡的，尤其是涉及一種實時調整電池壓差的主動均衡電路及方法。
技術介紹
1、目前，在鋰電池組中，隨著充放電循環次數的增加，由于單體電池間內阻、容量和材料特性的差異，各節電池電壓逐漸出現不均衡，為了解決這一問題，如圖1所示，傳統的被動均衡技術通常通過電阻對高電壓的電池進行能量泄放，將其多余的能量消耗為熱量，從而降低電壓并實現與其他電池的電壓平衡。然而，這種方法存在顯著缺點：首先，大量能量在電阻中轉化為熱能被浪費，降低了系統的整體能量利用效率，與節能環保的設計原則背道而馳；其次，由于電阻泄放過程會產生高熱量，這對電池管理系統（bms）的散熱設計提出了更高的要求，增加了系統的復雜性和成本；此外，被動均衡速度較慢，尤其是在大容量電池組中，無法滿足高效能量管理的需求。因此，需要一種更加高效、節能且環保的均衡技術來解決上述問題，提高能量利用率并優化電池組的運行性能。
技術實現思路
1、為了解決傳統被動均衡技術通過電阻對高電壓的電池進行能量泄放而導致能量浪費、效率低下及熱量的問題，本申請提供一種實時調整電池壓差的主動均衡電路及方法。
2、一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，所述一種實時調整電池壓差的主動均衡電路包括電池組、壓差采樣模塊、控制模塊、驅動模塊、開關管理模塊和多個搬運電容；
3、所述電池組包括多個串聯設置的電池元件；
4、所述壓差采樣模塊的采樣信號輸入端分別與每相鄰兩個所述電池元件之間的公共節點連接，所述壓差采樣模塊的采樣信號輸
5、所述控制模塊的驅動信號輸出端與所述驅動模塊的驅動信號輸入端連接；
6、所述驅動模塊的使能信號輸出端與所述開關管理模塊的使能信號輸入端連接；
7、在每相鄰兩個所述電池元件中，其中一個所述電池元件的電源輸出端與所述開關管理模塊的第一電源輸入端連接，所述開關管理模塊的第一電源輸出端與所述搬運電容的第一端連接，所述搬運電容的第二端與所述開關管理模塊的第二電源輸入端連接，所述開關管理模塊的第二電源輸出端與另一個所述電池元件的電源輸入端連接。
8、通過采用上述技術方案，本申請通過一系列模塊的協同工作，有效解決了傳統被動均衡中存在的能量浪費、效率低和熱量過大的問題。其核心在于利用壓差采樣模塊實時監測電池組中各節電池的電壓差，并通過控制模塊根據采樣結果生成精確的驅動信號，從而動態調節驅動模塊和開關管理模塊的工作狀態，使搬運電容能夠在高電壓電池與低電壓電池之間實現能量的無損轉移。搬運電容作為能量載體，避免了傳統被動均衡通過電阻泄放多余能量的方式，將電池多余的電量直接轉移到需要補充的電池上，這種設計大幅提高了能量利用率。同時，通過開關管理模塊的靈活控制，可根據電池間的電壓差調整搬運電容的充放電路徑，減少電流沖擊對電池壽命的影響，從而在提高均衡效率的同時降低了系統的熱量產生，優化了散熱設計。這種電路結構和方法實現了主動、智能的電池均衡，滿足了高效、節能和環保的設計需求。
9、優選的，所述控制模塊的驅動信號輸出端包括第一驅動輸出端口和第二驅動輸出端口，所述驅動模塊包括驅動芯片u3，所述驅動芯片u3的第一驅動信號輸入端與所述第一驅動輸出端口連接，所述驅動芯片u3的第二驅動信號輸入端與所述第二驅動輸出端口連接，所述驅動芯片u3的第一使能控制端和第二使能控制端分別與所述開關管理模塊的使能信號輸入端連接，以用于控制所述開關管理模塊不同的開關操作。
10、通過采用上述技術方案，能夠實現多個獨立驅動信號的生成，確保均衡操作對不同開關單元的獨立控制，從而提高均衡過程的精確性和效率；通過驅動模塊中的第一使能控制端和第二使能控制端分別與開關管理模塊的不同開關單元連接，能夠靈活控制開關管理模塊的不同開關操作，從而進一步實現多節電池間能量轉移路徑的動態調控，提升均衡電路的運行靈活性。
11、優選的，所述開關管理模塊包括多個開關導通單元，其中，每個所述開關導通單元都對應設置有一個所述電池元件，在每相鄰兩個所述電池元件中，至少有兩個所述開關導通單元和一個所述搬運電容參與能量搬運，分別為開關導通單元a和開關導通單元b，所述開關導通單元a包括第一mos管a和第二mos管a，所述開關導通單元b包括第一mos管b和第二mos管b；
12、所述第一mos管a的第一導通端與其中一個所述電池元件的正極連接，所述第一mos管a的第二導通端與所述第二mos管a的第一導通端連接，所述第二mos管a的第二導通端與其中一個所述電池元件的負極連接，所述第一mos管b的第一導通端與另一個所述電池元件的正極連接，所述第一mos管b的第二導通端與所述第二mos管b的第一導通端連接，所述第二mos管b的第二導通端與另一個所述電池元件的負極連接，所述第一mos管a的受控端和所述第二mos管a的受控端均與所述驅動芯片u3的第一使能控制端連接，所述第一mos管b的受控端和所述第二mos管b的受控端均與所述驅動芯片u3的第二使能控制端連接；
13、所述第一mos管a的第二導通端與所述第二mos管a之間的公共節點與所述搬運電容的第一端連接，所述第一mos管b的第二導通端與所述第二mos管b之間的公共節點與所述搬運電容的第二端連接。
14、通過采用上述技術方案，通過開關管理模塊包括多個開關導通單元，每個開關導通單元由第一mos管和第二mos管組成，分別控制電池正極和負極的開關狀態，能夠實現對電池元件連接狀態的精準控制，從而有效實現電池間能量的動態調度，確保均衡過程的高效性；通過每相鄰兩個電池元件之間的開關導通單元與搬運電容相連的設計，能夠靈活實現搬運電容的充電和放電操作，從而進一步確保能量轉移過程中的高效和低損耗；通過驅動模塊的第一使能控制端和第二使能控制端分別控制不同的開關導通單元，能夠實現多路徑能量傳輸的動態調控，從而提高均衡電路的穩定性和適用性。
15、優選的，所述開關管理模塊還包括輔助控制單元，與所述電池組中最末端電池元件對應設置的開關導通單元為開關導通單元c，所述開關導通單元c包括第一mos管c和第二mos管c，所述輔助控制單元包括電阻r1、電阻r2、電阻4、電阻r22、二極管d1、二極管d3、穩壓管zd1、穩壓管zd2、mos管q13和mos管q19；
16、所述穩壓管zd1的負極端與所述驅動芯片u3的第一使能控制端連接，所述穩壓管zd1的正極端與所述二極管d1的正極端連接，所述二極管d1的負極端與所述第一mos管c的受控端連接，所述穩壓管zd1的正極端與所述二極管d1的正極端之間的公共節點與所述第二mos管c的第一導通端之間接有所述電阻r2，所述穩壓管zd1的正極端與所述二極管d1的正極端之間的公共節點與所述mos管q13的受控端連接，所述二極管d1的負極端與所述第一mos管c的受控端之間的公共節點與所述第二mos管c的第一導通端之間接有所述電阻r1，所述二極管d1的負極端與所述第一mos管c的受控端之間的公共節點與所述mos管q本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述一種實時調整電池壓差的主動均衡電路包括電池組、壓差采樣模塊、控制模塊、驅動模塊、開關管理模塊和多個搬運電容；
2.根據權利要求1所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述控制模塊的驅動信號輸出端包括第一驅動輸出端口和第二驅動輸出端口，所述驅動模塊包括驅動芯片U3，所述驅動芯片U3的第一驅動信號輸入端與所述第一驅動輸出端口連接，所述驅動芯片U3的第二驅動信號輸入端與所述第二驅動輸出端口連接，所述驅動芯片U3的第一使能控制端和第二使能控制端分別與所述開關管理模塊的使能信號輸入端連接，以用于控制所述開關管理模塊不同的開關操作。
3.根據權利要求2所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述開關管理模塊包括多個開關導通單元，其中，每個所述開關導通單元都對應設置有一個所述電池元件，在每相鄰兩個所述電池元件中，至少有兩個所述開關導通單元和一個所述搬運電容參與能量搬運，分別為開關導通單元A和開關導通單元B，所述開關導通單元A包括第一MOS管A和第二MOS管A，所述開關導通單元B包括第一
4.根據權利要求3所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述開關管理模塊還包括輔助控制單元，與所述電池組中最末端電池元件對應設置的開關導通單元為開關導通單元C，所述開關導通單元C包括第一MOS管C和第二MOS管C，所述輔助控制單元包括電阻R1、電阻R2、電阻4、電阻R22、二極管D1、二極管D3、穩壓管ZD1、穩壓管ZD2、MOS管Q13和MOS管Q19；
5.根據權利要求1所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述控制模塊的采樣信號輸入端包括多個采樣輸入端口，所述壓差采樣模塊包括多個壓差采樣單元，所述壓差采樣單元包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，相鄰兩個所述電池元件之間的公共節點與所述第一分壓電阻的第一端連接，所述第一分壓電阻的第二端與所述第二分壓電阻的第一端連接，所述第二分壓電阻的第二端接地，所述第一分壓電阻的第二端與所述第二分壓電阻的第一端之間的公共節點與所述采樣輸入端口連接。
6.一種實時調整電池壓差的主動均衡方法，其特征在于，應用于如權利要求1-5任一項所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，所述一種實時調整電池壓差的主動均衡方法包括：
7.根據權利要求6所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡方法，其特征在于，所述根據所述壓差閾值區間，生成對應的均衡控制參數的步驟中，所述均衡控制參數包括等時序控制參數和邏輯或門控制參數，所述步驟還包括：
8.根據權利要求7所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡方法，其特征在于，所述根據所述壓差閾值區間，生成等時序控制參數的步驟中，所述等時序控制參數包括第一PWM頻率參數和第二PWM頻率參數，所述步驟還包括：
9.根據權利要求7所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡方法，其特征在于，所述根據所述壓差閾值區間，生成邏輯或門控制參數的步驟中，所述邏輯或門控制參數包括第三PWM頻率參數和第四PWM頻率參數，包括
10.根據權利要求6所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡方法，其特征在于，所述根據所述均衡控制參數，執行對應的電容能量搬運操作的步驟中，所述電容能量搬運操作為重復執行多個開關周期的操作，所述開關周期包括電容儲存操作和電容放電操作，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述一種實時調整電池壓差的主動均衡電路包括電池組、壓差采樣模塊、控制模塊、驅動模塊、開關管理模塊和多個搬運電容；
2.根據權利要求1所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述控制模塊的驅動信號輸出端包括第一驅動輸出端口和第二驅動輸出端口，所述驅動模塊包括驅動芯片u3，所述驅動芯片u3的第一驅動信號輸入端與所述第一驅動輸出端口連接，所述驅動芯片u3的第二驅動信號輸入端與所述第二驅動輸出端口連接，所述驅動芯片u3的第一使能控制端和第二使能控制端分別與所述開關管理模塊的使能信號輸入端連接，以用于控制所述開關管理模塊不同的開關操作。
3.根據權利要求2所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述開關管理模塊包括多個開關導通單元，其中，每個所述開關導通單元都對應設置有一個所述電池元件，在每相鄰兩個所述電池元件中，至少有兩個所述開關導通單元和一個所述搬運電容參與能量搬運，分別為開關導通單元a和開關導通單元b，所述開關導通單元a包括第一mos管a和第二mos管a，所述開關導通單元b包括第一mos管b和第二mos管b；
4.根據權利要求3所述的一種實時調整電池壓差的主動均衡電路，其特征在于，所述開關管理模塊還包括輔助控制單元，與所述電池組中最末端電池元件對應設置的開關導通單元為開關導通單元c，所述開關導通單元c包括第一mos管c和第二mos管c，所述輔助控制單元包括電阻r1、電阻r2、電阻4、電阻r22、二極管d1、二極管d3、穩壓管zd1、穩壓管zd2、mos管q13和mos管q19；
5.根據權利要求1所述的一種實時調整電池壓差的主...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉永強，尤智堅，向碩，郭俊，
申請(專利權)人：深圳市樂祺微電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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