一种采用总分结构的电池组均衡电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合\纯电动汽车、微型电动车或蓄能装置领域，特别涉及一种采用总分结构的电池组均衡电路。
【背景技术】
[0002]近年来，越来越多的产品采用锂离子电池作为主要电源，虽然锂离子电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应和自放电率高等优点，但同时锂离子电池也存在着诸多缺点，比如对充放电要求很高，使用不当寿命将大大缩短、存储能量不能过大、串并联使用问题和使用安全性等。电池均衡电路的出现主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。一个性能优越的电池均衡电路能够保证电池组始终安全可靠地运行，充分发挥电池组性能，使得电池组摆脱短板效应，提高电池组的使用寿命，通过一系列的管理和控制，从而保障电动汽车或蓄能装置的正常工作。
[0003]缓解电池不一致性的措施有两种，一种是在电池出厂前提高工艺水平，并且对即将成组的单体电池进行分选，以此来提高电池组的一致性。但是单体电池的初始性能差异在电池成组应用中是绝对存在的，只能尽量减小该差异而无法保证彻底消除它。即使单体电池技术取得重大突破、性能显著提高，保证了电池成组前单体电池初始性能的一致性，电池组也会因为使用条件和环境而产生不均衡的情况。所以影响电池组使用寿命的关键因素是保持电池组的一致性，而不是单体电池的初始性能差异。因此，为了进一步提高电池组的一致性，在电池组使用过程中，对其采取均衡控制是十分必要的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种采用总分结构的电池组均衡电路。
[0005]本发明的目的通过如下技术方案实现:一种采用总分结构的电池组均衡电路，该电路由电池组、分层电池模块控制电路、电池组总控制电路和均衡分单元组成;所述电池组由电池串联组成，每4个电池构成一个分层电池模块，每个分层电池模块连接一个均衡分单元和一个分层电池模块控制电路;均衡分单元和分层电池模块控制电路都与电池组总控制电路相连，电池组总控制电路与电池组连接;通过电池组总控制电路输出控制信号，分配分层电池模块控制电路与均衡分电路的工作时间顺序，使得充放电过程中各分层电池模块之间与分层电池模块内的各单体电池之间实现动态双向无损均衡。
[0006]所述电池组由分层电池模块1、分层电池模块2、分层电池模块3和分层电池模块4串联组成，各分层电池模块由单体电池B1、B2、83和财串联组成，每个分层电池模块和单体电池均与一个均衡分单元相连接，分层电池模块I的正极接VCC，分层电池模块4的负极接GND0
[0007]所述均衡分单元由一储能电感L、一个MOSFET和上续流二极管、下续流二极管组成，所述上续流二极管和下续流二极管串联连接，并与所述储能电感L的一端相连，所述上续流二极管、下续流二极管的其中一个并联在MOSFET的源极和漏极上，所述上续流二极管的阴极作为外接端a，所述下续流二极管的阳极作为外接端d，储能电感L的另一端作为外接端b，MOSFET的栅极作为外接端c，外接端c与电池组总控制电路相连，由电池组总控制电路输出信号控制MOSFET的通断。
[0008]与分层电池模块1、分层电池模块2、单体电池I或单体电池2相连的所述均衡分单元，MOSFET并联在所述下续流二极管上，外接端a与对应的分层电池模块或单体电池的正极相连，外接端b与对应的分层电池模块或单体电池的负极相连，外接端d接分层电池模块4或B4的负极。
[0009]与分层电池模块3、分层电池模块4、单体电池3或单体电池4相连的所述均衡分单元，MOSFET并联在所述上续流二极管上，外接端b与对应的分层电池模块或单体电池的正极相连，外接端d与对应的分层电池模块或单体电池的负极相连，外接端a接分层电池模块I或BI的正极。
[0010]所述电池组由锂离子电池、锂聚合物电池、铅酸电池或镍氢电池组成。
[0011]在充放电过程中，当所述电池组中任何一个单体或分层电池模块能量过低时，能够将电池组其它所有剩余单体的能量均衡给这个能量过低的单体或分层电池模块。
[0012]所述储能电感L在每个开关周期内能够实现复位，即储能电感的电流由零增加，随后又减少到零。
[0013]所述电池组总控制电路输出控制信号，分配分层电池模块控制电路与均衡分电路的工作时间顺序，使得充放电过程中各分层电池模块之间与分层电池模块内的各单体电池之间实现动态双向无损均衡。
[0014]当分层电池模块内的所有单体电池实现动态均衡后，由分层电池模块控制电路传递信号给电池组总控制电路，由电池组总控制电路输出控制信号，通过均衡分单元实现各分层电池模块之间的动态均衡，工作过程同单体电池之间的动态均衡。
[0015]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0016]1、本发明实现由4个分层电池模块串联组成的电池组之间的动态均衡，最大化电池组性能，防止发生单体电池的过充电、过放电、过温或过流等现象。
[0017]2、本发明采用总分结构的电池组均衡电路以及电池动态均衡技术，能够保证每个单体电池在充电和放电过程中不出现过充电和过放电，使得电池组摆脱短板效应，提高电池组的可用容量，延长电池组的使用寿命，降低电池均衡电路成本。
【附图说明】
[0018]图1是采用总分结构的电池组均衡电路结构图。
[0019]图2是均衡分单元原理图。
[0020]图3是分层电池模块均衡电路结构图。
[0021 ]图4是放电过程中均衡分单元的工作过程原理图。
[0022]图5是充电过程中均衡分单元的工作过程原理图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0024]—种采用总分结构的电池组均衡电路，如图1所示，该采用总分结构的电池组均衡电路由电池组、分层电池模块控制电路、电池组总控制电路和均衡分单元组成。其中电池组由分层电池模块1、分层电池模块2、分层电池模块3和分层电池模块4串联组成，各分层电池模块由单体电池B1、B2、B3和B4串联组成，分层电池模块I的正极接VCC，分层电池模块4的负极接GND ο每个分层电池模块连接一个均衡分单元和一个分层电池模块控制电路。与分层电池模块相连接的均衡分单元和分层电池模块控制电路都与电池组总控制电路相连，并受其控制。每个分层电池模块内的单体电池也与一个均衡分单元相连接，与电池相连的均衡分单元由分层电池模块控制电路控制。
[0025]每个均衡分单元都是由一个储能电感L、一个MOSFET和上下两个续流二极管组成，两个续流二极管串联连接，并与储能电感L的一端相连，其中一个续流二极管并联在MOSFET的源极和漏极上。上面一个续流二极管的阴极作为外接端a，下面一个续流二极管的阳极作为外接端d，储能电感L的另一端作为外接端b，M0SFET的栅极作为外接端C。外接端c与电池组总控制电路相连，由控制电路输出信号控制MOSFET的通断。
[0026]如图2所示，与分层电池模块1、分层电池模块2、单体电池I或单体电池2相连的均衡分单元，MOSFET并联在下面一个续流二极管上，外接端a与对应的分层电池模块或单体电池的正极相连，外接端b与对应的分层电池模块或单体电池的负极相连，外接端d接分层电池模块4或B4的负极。与