一种基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，包括若干锂电池电芯，锂电池管理系统（BMS），其特征在于包括MCU主控器，切换控制器，电容输出控制器，以及至少一个均衡电阻和至少一个均衡电容。MCU主控器与锂电池管理系统（BMS）通信，同时连接控制切换控制器和电容输出控制器。切换控制器由电阻导通MOS管和电容导通MOS管组成，受MCU主控器指令控制；所述MCU主控器监测锂电池组内各电芯压差对比情况，自动控制切换控制器，选择接通均衡电阻或者均衡电容从而开启电阻被动均衡或者电容被动均衡。当均衡电容电量接近充满状态时，将均衡电容中的电能释放给外接的锂电池管理系统（BMS）或者其他用电设备使用。本发明专利技术有效利用了标准均衡电阻放电快的优势，同时还解决了均衡电阻放电发热带来的隐患，将均衡放电收集到均衡电容中，进行电能再利用。进行电能再利用。进行电能再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置及控制方法


[0001]本专利技术属于电池控制领域，涉及一种基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置及控制方法。

技术介绍

[0002]锂电池的应用日趋广泛，由于锂电池的化学特性，在使用一定时间后，一组锂电池的不同电芯很容易出现一致性下降的情况，当电芯间的一致性下降后，很容易导致整组电池容量的下降、电池寿命降低等问题，此时电芯的均衡控制成为BMS的重要功能。
[0003]BMS实现电芯的均衡控制通常采用被动均衡方式，即通过比对整组电池中的每一颗电芯的电压，对于超过预设电压值的电压连通其均衡电阻，通过能量耗散的方式消耗掉该电芯的多余电量，实现该电芯的电压降低。该种被动均衡方式在实现时电路设计及控制逻辑都相对简单，成本也很低，被广泛采用。但此种方式也存在一些不足。首先，通过连通均衡电阻消耗电量，会产生一定热量，如果电阻功率较大，热量会更高，对于BMS系统的散热安全存在隐患，同时长期高热量也会造成BMS系统本身的寿命降低；但是如果电阻功率较小时均衡速度很低，完成一次均衡往往需要数小时甚至更长时间，无法满足快速实现整组电池均衡的目的。其次，通过连通均衡电阻消耗电量，对于电能也是一种浪费，长期积累下来也是一笔不小的成本，不符合使用锂电池系统的低碳绿色初衷。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置及控制方法，通过扩展增设均衡电容及充放电控制结构，实现即能收集高电压电芯均衡时释放的电能，又能将电能再利用。
[0005]一种基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，包括若干锂电池电芯，锂电池管理系统（BMS），其特征在于包括MCU主控器，切换控制器，电容输出控制器，以及至少一个均衡电阻和至少一个均衡电容。
[0006]所述MCU主控器与锂电池管理系统（BMS）通信，同时连接控制切换控制器和电容输出控制器；切换控制器由电阻导通MOS管和电容导通MOS管组成，受MCU主控器指令控制；电阻导通MOS管与均衡电阻连接后与锂电池电芯串联构成电阻均衡回路；电容导通MOS管与均衡电容连接后与锂电池电芯串联构成电容均衡回路；所述MCU主控器监测锂电池组内各电芯压差对比情况，自动控制切换控制器，选择接通均衡电阻或者均衡电容从而开启电阻被动均衡或者电容被动均衡。
[0007]所述电容输出控制器包括二极管、变压器、输出导通MOS管，由MCU主控器监测均衡电容的电压值，并自动控制输出导通MOS管导通或断开，将均衡电容中的电能通过变压器转换成稳定的标准12v电压向外输出给用电设备，二极管具有防反作用。
[0008]进一步，所述基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，设置当锂电池组内
各电芯间最高最低电压差在75mv~125mv时，MCU主控器驱动切换控制器接通均衡电阻，开启电阻被动均衡；设置当锂电池组内各电芯间最高最低电压差超过125mv时，MCU主控器驱动切换控制器接通均衡电容，开启电容被动均衡，将电能释放到均衡电容内保存；设置当锂电池组内电芯间最高最低电压差小于50mv时，关闭所有均衡；设置当均衡电容接近门限电压即接近充满状态时，且均衡都处于关闭状态，MCU主控器驱动电容输出控制器控制均衡电容向外输出电能。
[0009]进一步，切换控制器设置均衡电路排布方案可以是一节锂电池电芯对应一个均衡电阻和一个均衡电容；也可以是多节锂电池电芯共用一个均衡电阻和一个均衡电容。
[0010]进一步，切换控制器根据均衡电路排布的需要设置正负极选通MOS管或奇偶电芯控制MOS管。
[0011]本装置如果采用一节锂电池电芯对应一个均衡电阻和一个均衡电容的切换控制器，包括锂电池组中的每一节锂电池电芯对应连接一个电阻导通MOS管和一个均衡电阻，同时并联一个电容导通MOS管与均衡电容,电阻导通MOS管和电容导通MOS管分别通过各自的控制线与MCU主控器连接；当需要进行电阻均衡时，MCU主控器控制导通对应电池的电阻导通MOS管；当需要进行电容均衡时，MCU主控器控制导通对应电池的电容导通MOS管。
[0012]本装置如果采用多节锂电池电芯共用一个均衡电阻和一个均衡电容的切换控制器，其电阻均衡回路包括锂电池组中的每一节锂电池电芯正负极设置正负极选通MOS管，并接后与同一个电阻导通MOS管和均衡电阻连接；其电容均衡回路包括在锂电池电芯正负极设置的正负极选通MOS管，并接后与奇偶电芯控制MOS管连接，进而与同一个电容导通MOS管和均衡电容连接；正负极选通MOS管、电阻导通MOS管、奇偶电芯控制MOS管和电容导通MOS管分别通过各自的控制线与MCU主控器连接；当需要进行电阻均衡时，MCU主控器控制导通对应电池的正负极选通MOS管、以及均衡电阻导通MOS管，开启电阻被动均衡；当需要进行电容均衡时，MCU主控器控制导通对应电池的正负极选通MOS管、对应的奇偶电芯控制MOS管、以及均衡电容导通MOS管，开启电容被动均衡。
[0013]所述均衡电容的电能输出端可以与锂电池管理系统（BMS）的供电输入端连接向其供电，也可以与其他用电设备连接为其供电。
[0014]使用上述基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置进行均衡控制的方法步骤为：（1）MCU主控器采集整组锂电池的各个电芯的实时电压，并对各个电芯进行压差比较；（2）当锂电池电芯最高最低压差在75mv~125mv时，控制切换控制器，接通均衡电阻回路开启电阻被动均衡；（3）当锂电池电芯最高最低压差超过125mv时，控制切换控制器，接通均衡电容回路开启电容被动均衡；（4）被动均衡开启后，MCU主控器实时监测每个锂电池电芯电压，当最高最低压差低于50mv时，关闭正在进行的所有均衡，无论是电阻被动均衡还是电容被动均衡；（5）当没有开启的被动均衡，且锂电池系统处于正常静置待机时，MCU主控器监测均衡电容的电压情况；（6）如果均衡电容的电压接近门限电压，即接近充满状态时，MCU主控器开启输出
控制器，将均衡电容中的电能释放给外接的锂电池管理系统（BMS）或者其他用电设备使用。
[0015]有益效果：本专利技术的均衡控制装置有效利用了标准均衡电阻放电快的优势，同时还解决了均衡电阻放电发热带来的隐患，将均衡放电收集到均衡电容中，进行再利用，极大的节约了电能，提高了效益。
附图说明
[0016]图1，基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置结构示意图；图2，基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置的均衡控制方法示意图；图3，输出控制器的电路图；图4，一节电池对应一个均衡电阻和一个均衡电容的切换控制器电路图；图5，一节电池对应一个均衡电阻和一个均衡电容的被动均衡控制电路图；图6，多节电池共用一个均衡电阻和一个均衡电容的切换控制器电路图；图7，多节电池共用一个均衡电阻和一个均衡电容的被动均衡控制电路图。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过附图说明和具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，包括若干锂电池电芯，锂电池管理系统（BMS），其特征在于包括MCU主控器，切换控制器，电容输出控制器，以及至少一个均衡电阻和至少一个均衡电容；所述MCU主控器与锂电池管理系统（BMS）通信，同时连接控制切换控制器和电容输出控制器；所述切换控制器由电阻导通MOS管和电容导通MOS管组成，受MCU主控器指令控制；电阻导通MOS管与均衡电阻连接后与锂电池电芯串联构成电阻均衡回路；电容导通MOS管与均衡电容连接后与锂电池电芯串联构成电容均衡回路；所述MCU主控器监测锂电池组内各电芯压差对比情况，自动控制切换控制器，选择接通均衡电阻或者均衡电容从而开启电阻被动均衡或者电容被动均衡；所述电容输出控制器包括二极管、变压器、输出导通MOS管，由MCU主控器监测均衡电容的电压值，并自动控制输出导通MOS管导通或断开，将均衡电容中的电能通过变压器转换成稳定的标准12v电压向外输出给用电设备，二极管具有防反作用。2.根据权利要求1所述基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，其特征在于，设置当锂电池组内各电芯间最高最低电压差在75mv~125mv时，MCU主控器驱动切换控制器接通均衡电阻，开启电阻被动均衡；设置当锂电池组内各电芯间最高最低电压差超过125mv时，MCU主控器驱动切换控制器接通均衡电容，开启电容被动均衡，将电能释放到均衡电容内保存；设置当锂电池组内电芯间最高最低电压差小于50mv时，关闭所有均衡；设置当均衡电容接近门限电压即接近充满状态时，且均衡都处于关闭状态，MCU主控器驱动电容输出控制器控制均衡电容向外输出电能。3.根据权利要求2所述基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，其特征在于，切换控制器设置均衡电路排布方案可以是一节锂电池电芯对应一个均衡电阻和一个均衡电容；也可以是多节锂电池电芯共用一个均衡电阻和一个均衡电容。4.根据权利要求3所述基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，其特征在于，切换控制器根据均衡电路排布的需要设置正负极选通MOS管或奇偶电芯控制MOS管。5.根据权利要求4所述基于锂电池管理系统（BMS）的被动均衡控制装置，其特征在于，采用一节锂电池电芯对应一个均衡电阻和一个均衡电容的切换控制器，包括锂电池组中的每一节锂电池电芯对应连接一个电阻导通MOS管和一个均衡电阻，同时并联一个电容导通MOS管与均衡电容,电阻导通MOS管和电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，李治，张兴旺，曾旭东，
申请(专利权)人：联方云天科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：