一种用于电池管理系统的隔离均衡电路的制作方法

本实用新型涉及电池管理系统领域，具体地讲是一种用于电池管理系统的隔离均衡电路。

背景技术：

锂电池是一种常用的电池，成组锂电池串联充电时，应保证每节电池电量均衡，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。均衡电路分为主动均衡电路和被动均衡电路，现有的主动均衡电路一般采用控制模块和能量消耗模块，通过控制模块控制能量消耗模块进行工作消耗能量，使成组串联的电池的各节部分电池电压相同，但能量消耗模块常常会产生干扰信号影响控制模块中的控制器或处理器，导致控制器或处理无法正常工作。另外，能量消耗模块在工作时，即消耗当节电池中的电量时，会产生热量，当过热时，能量消耗模块会因过热而导致损坏。

技术实现要素：

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于电池管理系统、结构简单、接线方便，具有良好隔离、均衡效果的隔离均衡电路，同时还能具有温度检测功能，避免均衡电路因过热而烧坏。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：包括一个控制单元，至少一个、并联设置的能量消耗单元、隔离单元和用于采集能量消耗单元温度的温度采集单元。所述隔离单元包括隔离控制单元与能量消耗单元的能耗光电隔离器。所述能耗光电隔离器的阳极与控制单元的输出连接，其阴极接地，其集电极串接一个上拉电阻与电池正极连接，其发射极与能量消耗单元连接。所述温度采集单元输出端与控制单元连接。

其中控制单元通过光隔离开关连接能量消耗单元，从电气上进行了隔离，防止高压系统的干扰影响控制单元的工作，保证系统运行的稳定性和可靠性，温度采集单元采集能量消耗单元上面电阻的温度，并将采集到的温度反馈给控制单元，控制单元及时停止能量消耗单元工作，以防止功率电阻过热损坏。并且，多个并联设置的能量消耗单元还可以加快能量消耗过程，提高均衡速度。

进一步地，为避免温度采集单元的反馈信号影响控制单元正常工作，所述隔离单元还包括隔离控制单元与温度采集单元的温度光电隔离器。温度光电隔离器讲隔离后的温度反馈数据传送控制单元，可保证控制单元工作稳定、精确。

进一步地，所述温度采集单元包括温度采集电阻、温度比较器。温度采集电阻设置在能量消耗单元上，其一端接地，另一端连接至温度比较器的一输入端。温度比较器的另一输入端输入参考电压，温度比较器的输出串接一限流电阻至温度光电隔离器的阳极，温度光电隔离器的集电极连接至能耗光电隔离器的阳极。

上述结构中，温度采集电阻将温度信息转为电压变化输入到温度比较器中，温度比较器通过将温度电压与参考电压进行比较，输出高电平或低电平，高电平表示温度仍在正常范围内，温度光电隔离器的集电极输出也为高电平，能耗光电隔离器的阳极输入为正，均衡输出仍然打开，能量消耗单元正常工作。若温度比较器输出低电平，则表示温度过热，温度光电隔离器的集电极输出为低电平并拉低能耗光电隔离器的阳极，关断均衡输出，防止能量消耗电阻因为过热导致损坏，实现温度保护的目的。

进一步地，所述能量消耗单元包括栅极与能耗光电隔离器的发射极连接的功率管、与功率管漏极串接的两个能耗电阻，能耗电阻另一端连接至电池正极，功率管源极连接至电池负极且源极与栅极之间连接有一个下拉电阻。上述结构中，功率管起到开关作用，若能耗光电隔离器的发射极输出高电平，功率管导通，能耗电阻回路闭合开始工作消耗能量；若能耗光电隔离器的发射极输出低电平，功率管截止，能耗电阻回路断开，此时均衡过程被停止。

进一步地，所述温度比较器的一输入端还串接有一上拉电阻与标准电压连接。

进一步地，为便于一对一控制，提高控制精确性，所述控制单元包括处理器，该处理器具有与串联的电池个数相同的输出端。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型采用光电隔离器从温度、能耗两方面的电气进行了隔离，有效降低了高压系统的干扰影响控制单元的工作，保证电池管理系统运行的稳定性和可靠性，同时使用温度采集单元采集能量消耗单元上面电阻的温度，并将采集到的温度反馈给处理器，实现均衡电路的温度保护，延长了本实用新型的质量和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型工作原理示意图。

图2为本实用新型具体路示意图。

图3为本实用新型具体应用示意图。

图中所示：控制单元1、隔离单元2、能量消耗单元3、温度采集单元4、电池5、电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电阻九R 9、采集电阻RT、能耗光电隔离器U1、温度光电隔离器U2、差分放大器V1、功率开关Q1。

具体实施方式

如图1所示，实施例一中设有一个控制单元1、隔离单元2、温度采集单元4和能量消耗单元3，其中控制单元1为具有若干输出端的处理器，处理器的每个输出端均对应一节电池5。隔离单元2包括温度光电隔离器U2和能耗光电隔离器U1。结合图2所示，能量消耗单元3包括功率开关Q1、电阻二R2、电阻三R3、电阻四R4和电阻五R5。温度采集单元4包括温度采集电阻RT、电阻六R6、电阻七R7和电阻八R8。

处理器输出端与能耗光电隔离器U1的阳极相连接且线路中串接有电阻一R1。温度光电隔离器U2的集电极也与能耗光电隔离器U1的阳极连接。温度光电隔离器U2的阴极和发射极、能耗光电隔离器U1的阴极均接地。能耗光电隔离器U1的集电极串联连接电阻三R3后连接至电池5正极，其发射极与功率开关Q1栅极连接，该发射极还串联连接电阻二R2后与功率开关Q1源极连接并一同与电池5负极连接。功率开关Q1的漏极串联连接电阻四R4和电阻五R5后连接至电池5正极。电池5正极、电阻四R4、电阻五R5、功率开关Q1漏极、功率开关Q1源极、电池5负极组成能量消耗回路。当功率开关Q1导通时，功率开关Q1漏极与功率开关Q1源极之间导通，能量消耗回路闭合，能量消耗单元3工作并消耗能量。

当控制单元1接到某一电池5需要均衡的指令后，设置相对应该节的控制信号为高电平，驱动光开关输出，打开功率开关，电池5正极通过能量消耗电阻、功率开关、和电池5负极形成回路，消耗电池5多余的能量，起到均衡的功能。

温度采集电阻RT设置在能量消耗单元3的能耗电阻附近，其一段接地，另一端连接至运算放大器V1负输入端。运算放大器V1的负输入端还与电阻八R8串联连接后与高电平连接。运算放大器V1的正输入端串联电阻七R7后与参考电压值连接。该参考电压值是根据需要保护的温度最高值结合电阻七R7以及温度采集电阻RT的参数计算得出。运算放大器V1的输出端串联连接电阻六R6后与温度光电隔离器U2的阳极连接。温度采集电阻RT、运算放大器V1、电阻六R6、温度光电隔离器U2阳极、温度光电隔离器U2漏极、和能耗光电隔离器U1阳极形成温度反馈电路。本实施例采用负温度系数热电阻作为温度采集电阻RT，当温度采集电阻RT随着温度升高阻值变小，运算放大器V1负输入端的电压也随之变小，当比较器的正端电压大于负端电压时，比较器输出高电平驱动隔离光藕动作，光耦输出脚拉低均衡控制脚，关断均衡输出，防止能量消耗电阻因为过热导致损坏。

如图3所示，实施例二与实施例一的区别仅在于：设有一个控制单元1和三个并联连接的能量消耗单元3，以及个数与能量消耗单元3相对应一对一设置的隔离单元2、温度采集单元4。多个能量消耗单元3可以提高能量消耗速度，进而提高电池5均衡的均衡速度，延长电池5的质量和寿命。另外，温度光电隔离器U2的还可通过电阻九R9将温度判断结果发送至控制单元1，用于记录能量消耗单元3的具体情况。在实际应用时也可将温度光电隔离器U2与能耗光电隔离器U1之间的连线拆除。