一种电池管理系统的被动均衡电路的制作方法

本发明涉及一种电池管理系统领域，特别是涉及一种电池管理系统的被动均衡电路。

背景技术：

在绿色能源的倡导下，动力电池作为新能源电动汽车的主要动力来源，在整车系统中起着不可替代的作用，其日渐受到大众的欢迎，与此同时，如何最大限度的延长电池的使用年限成为关注的焦点。新电池组各个单体之间的物理特性差异较小，随着使用时间的累积、外环境的差异变化、电池内部部件老化等因素，导致各个单体之间的差异逐渐变大，即各个单体电池之间的一致性变差。这种差异可能降低电池的总容量，如电池状态跟踪不密切到位，将可能引起某电池单体过充或者过放的情况发生，从而损坏单体电芯或者破坏整个电池组，损坏整车系统的核心部件，最终导致部件起火，在电动汽车的使用过程中存在着重大的安全隐患。

针对电池单体存在不可避免的不一致的问题，便产生了各种解决电池充放电均衡的方案，以减小电池之间的差异，提高单体电池之间的一致性。现阶段主要的有两种均衡技术：被动均衡和主动均衡。在每个被动均衡电路中，通常将单体电池、功率电阻和开关串联，采用电池控制芯片控制开关的通断，进而可以控制单体电池的充放电，实现电池一致性的均衡。但是在实际使用过程中，容易出现功率电阻失效的情况，使整个均衡电路失效，同时单体电池的反接也同样会破坏均衡电路的组件，引起电路的失效，并且电阻在耗能时也会发热，不能承受较大的电流，致使均衡系统的可靠性较差，安全效果也不好。最终导致均衡电路失效，引起系统故障，均衡系统无法工作。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种保护均衡回路、提高均衡系统的可靠性以及安全性的电池管理系统的被动均衡电路。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电池管理系统的被动均衡电路，包括：两个或两个以上的单体电池、采集线、均衡电阻、均衡开关及电池检测及管理IC；

两个或两个以上的所述单体电池依次连接；

所述单体电池与所述均衡开关之间串联有所述均衡电阻，所述均衡电阻与所述均衡开关连接，所述均衡电阻由两个或两个以上的电阻并联组成；

所述均衡开关与所述均衡电阻及所述单体电池构成均衡回路，所述均衡开关的控制端与所述电池检测及管理IC连接。

作为进一步的优选方案，所述均衡开关为MOS管或三极管。

作为进一步的优选方案，所述均衡回路中还串联有缓冲电阻。

作为进一步的优选方案，所述缓冲电阻串联于所述单体电池的正极与所述均衡电阻之间。

作为进一步的优选方案，所述均衡回路中还串联有防反接二极管。

作为进一步的优选方案，所述防反接二极管串联在所述单体电池负极与所述均衡开关之间，所述防反接二极管的阳极与均衡开关连接，所述二极管的阴极与所述单体电池的负极连接。

作为进一步的优选方案，所述均衡回路中还串联有保险丝。

作为进一步的优选方案，所述保险丝串联在所述单体电池正极与所述均衡电阻之间。

作为进一步的优选方案，所述均衡回路中还串联有保险丝，所述保险丝串联在所述单体电池正极与所述缓冲电阻之间。

作为进一步的优选方案，所述电池检测及管理IC依次连接有电池电压采集芯片、单片机控制芯片及驱动输出管脚，所述单片机控制芯片包括有定时器，所述电池电压采集芯片的采集输入端口与所述采集线连接，所述驱动输出管脚与所述均衡开关的控制端连接。

均衡电阻采用两个或两个以上的电阻组成，有效的利用电阻的数量关系，使得均衡回路即使存在某一电阻开路失效的情况，其余的电阻也能够在均衡回路中继续正常工作，保证均衡功能不受影响。在实际应用场合中，巧妙地降低了被动均衡电路的均衡电阻潜在失效的概率，提高了均衡系统的可靠性及安全性，降低了由于电阻均衡失效的因素引起的意外事故的发生。

更重要的是，两个或两个以上的电阻并联使用，一方面可以承受较大的均衡电流，从而可以快速对不匹配或不一致的电池进行均衡操作；另一方面也可以加大电阻的散热面积，快速实现散热的功能，提高散热的效率，使得均衡回路的热平衡效果达到最佳状态，最终可以提高整个均衡系统的安全性能及可靠性能。

均衡回路还包括串联于单体电池的正极与均衡电阻之间的缓冲电阻。均衡回路中串联的缓冲电阻可有效减小均衡开关开启瞬间的突变电压对均衡回路各个组件的冲击，尤其是电压敏感型的均衡开关，使得均衡电流平滑上升至一个稳定的数值，保护了均衡回路中的各个器件，提高了均衡回路器件的使用寿命。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过在均衡电阻中并联两个或两个以上电阻，当出现其中一个电阻失效时，均衡电路仍然可以实现均衡功能，同时可以承受较大的电流和提高快速散热的效率，提高了均衡回路的可靠性及安全性。并且在该均衡回路还设有保险丝、防反接二极管以及两个或两个以上的电阻组成的均衡电阻，使得均衡系统具有多重的保护屏障，均衡系统也变得更加智能有效，同时又具有较低的成本、性价比更高等优势。

附图说明

图1为本发明一实施例的电池管理系统的被动均衡电路的示意图；

图2为本发明另一实施例的被动均衡电路的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种电池管理系统的被动均衡电路10包括：两个或两个以上的单体电池100、采集线200、均衡电阻300、均衡开关400及电池检测及管理IC500。

两个或两个以上的单体电池100依次连接；单体电池100与均衡开关400之间串联有均衡电阻300，均衡电阻300与均衡开关400的一端连接，均衡电阻300由两个或两个以上的电阻并联组成；均衡开关400与均衡电阻300及单体电池100构成均衡回路，均衡开关400的控制端与电池检测及管理IC500连接。具体的，均衡开关为MOS管或三极管。

电池检测及管理IC500通过采集线200与单体电池100的正极连接。电池检测及管理IC500通过采集线200采集每节单体电池100上的电压值，同时通过控制均衡开关400的通断，实现均衡电路对单体电池100的放电。所述均衡电阻300用于均衡单体电池100中的电量。

均衡电阻300采用两个或两个以上的电阻组成，充分利用电阻的数量关系，使得均衡回路即使存在某一电阻开路失效的情况，其余的电阻也能够在均衡回路中继续正常工作，保证均衡功能不受影响。在实际应用场合中，巧妙地降低了被动均衡电路的均衡电阻300潜在失效的概率，提高了均衡系统的可靠性及安全性，降低了由于电阻均衡失效的因素引起的意外事故的发生。

更重要的是，两个或两个以上的电阻并联使用，一方面可以承受较大的均衡电流，从而可以快速对不匹配或不一致的电池进行均衡操作；另一方面也可以加大电阻的散热面积，快速实现散热的功能，提高散热的效率，使得均衡回路的热平衡效果达到最佳状态，最终也可以提高整个均衡系统的安全性能及可靠性能。

均衡回路中还串联有缓冲电阻310。缓冲电阻310串联于单体电池100的正极与均衡电阻300之间。均衡回路中串联的缓冲电阻310可有效减小均衡开关400闭合瞬间，单体电池100的输出电压对均衡回路各个组件的冲击，尤其是电压敏感型的均衡开关400，使得均衡电流平滑上升至一个稳定的数值，保护了均衡回路中的各个器件，提高了均衡回路器件的使用寿命。

缓冲电阻310不宜过大，一般来说都应该要小于50欧，偏大则会影响均衡电流的输出，偏小则降低对浪涌电压的抑制效果。均衡电阻300与缓冲电阻310的功率和阻值大小可以根据均衡电流的大小和实际的应用场合选择合适的、匹配的参数。

均衡回路中还串联有防反接二极管320。防反接二极管320串联在单体电池100负极与均衡开关400之间，防反接二极管320的阳极与均衡开关400的另一端连接，防反接二极管320的阴极与单体电池100的负极连接。均衡回路中串联了防反接二极管320，防反接二极管320的阳极可间接与单体电池100的正极连接，可以防止电池反接误操作现象或者是不规范的操作对均衡回路器件和电池的损坏，可操作性好，并且有效地降低了安全风险。

均衡回路中还串联有保险丝330。保险丝330串联在单体电池100正极与均衡电阻300之间。所述保险丝330也可以串联在单体电池100正极与缓冲电阻310之间。均衡回路中串联保险丝330的作用是为电路提供了一道保护的屏障，如果回路中的电流过大或者说瞬时的电流很大时，那么保险丝330将被熔断，断开整个均衡回路，有效地保护电池电芯不受过放电或者短路的损坏，使得均衡系统更加可靠，安全系数更高。

在均衡回路中设置有保险丝330、防反接二极管320以及两个或两个以上的电阻组成的均衡电阻300，使得均衡系统具有多重的保护屏障，均衡系统也变得更加智能有效，同时又具有较低的成本，性价比更高的优势。

请参阅图2，电池检测及管理IC500依次连接有电池电压采集芯片510、单片机控制芯片520及驱动输出管脚530，单片机控制芯片520包括有定时器522，电池电压采集芯片510的采集输入端口与采集线200连接，驱动输出管脚530与均衡开关400的控制端连接。

单片机控制芯片520定时的向电池电压采集芯片510发出采集指令，电池电压采集芯片510通过采集线200测得单体电池100的电压值，电池电压采集芯片510再将测得的电压值传递给单片机控制芯片520，单片机控制芯片520求出每个单体电池100的电池容量以及电池组的平均电池容量，单片机控制芯片520再控制驱动输出管脚530接通均衡开关400，将高于平均电池容量的单体电池100进行放电，直到单体电池100的电池容量值达到平均值时，再断开均衡开关400，从而实现电池均衡的功能。

以上实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。