均衡电路、电池管理装置与运载工具的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种均衡电路、电池管理装置与运载工具。

背景技术：

电池模组均由单体电芯串联而成，但由于单体电芯的特性方面存在微小差异，导致单体电芯的充放电不一致，并且，随着充放电的运行次数的增加，单体电芯间的电压差异越来越大，从而需要对单体电芯进行电芯电压监测与单体电芯之间的电压均衡，从而，使得一个电池模组内的各单体电芯的电压保持一致。

目前，电阻式被动均衡电路被公认为成本最低、稳定性最好的一种均衡电路，被广泛的应用在电池管理系统中。电阻式被动均衡电路设置于电池管理装置中的控制板上，并且，电路中包含多个均衡电阻，每个均衡电阻用于为一个电芯进行均衡。

随着动力电池的能量密度比逐渐提高，动力电芯容量不断变大的趋势下，大电流模式的被动均衡已经成为未来均衡电路的主流。但是，受限于控制板上空间有限，均衡电阻的散热难度较大，因此，出于安全性考虑，现有技术中的电阻式被动均衡电路的均衡电流较小，难以满足大电流模式下的被动均衡。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种均衡电路、电池管理装置与运载工具，用以在一定程度上提高电阻式被动均衡电路的均衡电流，使其满足大电流模式下的被动均衡。

一方面，本实用新型提供了一种均衡电路，包括：

控制模块，设置于控制板上，连接于电池模组的两端，且与所述电池模组中的每个电芯的两端均连接；

均衡电阻模块，设置于除所述控制板外的其他区域，包括：均衡电阻；所述均衡电阻的两端均连接至所述控制模块。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制模块包括：

采样芯片组件，连接于所述电池模组的两端；

第一继电器组件，包括至少一个第一继电器，每个所述第一继电器的第一端与所述采样芯片组件、所述电芯的第一端连接，每个所述第一继电器的第二端与所述均衡电阻的第一端连接，每个所述第一继电器的第三端与所述采样芯片组件连接；

第二继电器组件，包括至少一个第二继电器，每个所述第二继电器的第一端与所述采样芯片组件、所述电芯的第二端连接，每个所述第二继电器的第二端与所述均衡电阻的第二端连接，每个所述第二继电器的第三端与所述采样芯片组件连接；

控制组件，与所述采样芯片组件、所述第一继电器组件的第二端以及所述第二继电器组件的第二端均连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制模块，还包括：

辅助电源组件，连接于所述控制组件与所述电池模组的正极之间。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制模块，还包括：

分流器，连接于每个所述第一继电器的第二端与所述均衡电阻的第一端之间，所述分流器还连接至所述控制组件。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制模块，还包括：

第三继电器，连接于每个所述第二继电器的第二端与所述均衡电阻的第二端之间，所述第三继电器还连接至所述控制组件。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一继电器的数目、所述第二继电器的数目均与所述电池模组中电芯的数目相等。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述均衡电路，还包括：

电芯温度采集组件，设置于靠近所述电芯的位置，连接至所述控制模块。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电芯温度采集组件的数目为至少一个。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述均衡电阻模块，还包括：

电阻温度采集组件，设置于靠近所述均衡电阻的位置，连接至所述控制模块。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述均衡电路，还包括：

所述电池模组，包括：串联连接的多个电芯。

另一方面，本实用新型提供了一种电池管理装置，包括：如上所述任一种实现方式的均衡电路。

再一方面，本实用新型提供了一种运载工具，包括：如上所述任一种实现方式的均衡电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本实用新型中，均衡电路中的控制模块设置于控制板上，而包含有均衡电阻的均衡电阻模块则外置在除控制板之外的其他区域，如此，避免了控制板对均衡电阻在散热方面的限制，降低了散热难度，因此，可以在一定程度上提高均衡电阻的均衡电流值，满足大电流模式下的被动均衡，同时，对还可以提高均衡效率；并且，由于散热难度的降低，能够降低均衡电阻散热方面的成本。因此，本实用新型所提供的技术方案能够在一定程度上提高电阻式被动均衡电路的均衡电流，使其满足大电流模式下的被动均衡。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型所提供的均衡电路的实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型所提供的均衡电路中控制模块的结构示意图；

图3是本实用新型所提供的均衡电路的实施例二的结构示意图；

图4是本实用新型所提供的电池管理装置的结构示意图；

图5是本实用新型所提供的运载工具的结构示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本实用新型中可能采用术语第一、第二、第三等来描述继电器等，但这些继电器不应限于这些术语。这些术语仅用来将继电器彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一继电器也可以被称为第二继电器，类似地，第二继电器也可以被称为第一继电器。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

针对现有技术中电阻式被动均衡电路的均衡电流较小，难以满足大电流模式下的被动均衡的问题，本实用新型提供了如下解决思路：提供一种被动均衡电路，该电路中的控制模块设置于控制板上，而均衡电阻外置在控制板以外的区域，以避免控制板对均衡电阻在散热方面的限制，并使得该均衡电路的均衡电流较大，以满足大电流模式下的被动均衡。

在该思路的引导下，本方案实施例提供了以下可行的实施方案。

本实用新型给出一种均衡电路。请参考图1，其为本实用新型所提供的均衡电路的实施例一的结构示意图，如图1所示，该均衡电路100，包括：

控制模块110，设置于控制板200上，连接于电池模组130的两端，且与电池模组130中的每个电芯的两端均连接；

均衡电阻模块120，设置于除控制板200外的其他区域，包括：均衡电阻121；均衡电阻121的两端均连接至控制模块110。

在实际实现本方案时，电池模组130可以由多个电芯串联而成，为了便于表述，本实用新型以8个电芯组成的电池模组130为例进行说明。在实际应用过程中，电池模组130中的电芯数目可以根据需要进行设定，如8个、12个或16个等，本实用新型对此无特别限定。本实用新型所涉及的电芯材料可以包括但不限于：磷酸铁锂或三元材料。

如图1所示，控制模块110连接于电池模组130的正极(B+)与负极(B-)之间，并且，控制模块110还通过多条采样线(C0～C8)连接于电池模组130中的每个电芯的两端。

在实际的应用场景中，控制模块110设置于控制板200上，控制板200可以集成在电池管理装置(Battery Management System，BMS)中。

本实用新型中，均衡电阻模块120外置设置，由于并未设置于控制板200上，与现有技术中受限于控制板上均衡电阻散热问题的情况相比，该均衡电路100可以简化散热结构，降低散热成本，并且，由于避免了散热问题对均衡电阻可承受的电流的影响，其均衡电流可达2A以上，能够满足大电流模式下的被动均衡。并且，由于均衡电阻模块120的外置，还能够简化控制板200的布线结构及其电路结构，提高控制板200的安全性能。并且，还能够简化控制板200上的布线结构，可实施性较强。

在一个具体的应用场景中，该均衡电路100还可以应用于储能电柜系统中，有利于提高电柜的空间利用率，提高电柜的能量密度。

本实用新型对控制模块110的结构进行说明。请参考图2，其为本实用新型所提供的均衡电路中控制模块的结构示意图，该控制模块110包括：

采样芯片组件111，连接于电池模组130的两端；

第一继电器组件112，包括至少一个第一继电器112-x(x为大于1的整数，表示第一继电器的编号)，每个第一继电器112-x的第一端与采样芯片组件111、电芯的第一端连接，每个第一继电器112-x的第二端与均衡电阻121的第一端连接，每个第一继电器112-x的第三端与采样芯片组件111连接；

第二继电器组件113，包括至少一个第二继电器113-y(y为大于1的整数，表示第二继电器的编号)，每个第二继电器113-y的第一端与采样芯片组件111、电芯的第二端连接，每个第二继电器113-y的第二端与均衡电阻121的第二端连接，每个第二继电器113-y的第三端与采样芯片组件111连接；

控制组件114，与采样芯片组件111、第一继电器组件112的第二端(每个第一继电器112-x的第二端)以及第二继电器组件113的第二端(每个第二继电器113-y的第二端)均连接。

本实用新型中，第一继电器112-x与采样芯片组件111之间通过采样线(C0～C8)连接，以及，采样芯片组件111与电池模组130中的各电芯之间也是通过采样线(C0～C8)连接，该连接关系在图2中未标识。

其中，第一继电器112-x的第三端为驱动端，第二继电器113-y的第三端也为驱动端，这些驱动端均连接至采样芯片组件111，这些驱动端与采样芯片组件111之间的连线为驱动线，图2中表示为CB1～CB8；而采样芯片组件111受到控制组件114的控制实现采样以及对这些继电器的驱动。

如图2所示，第一继电器组件112中的第一继电器112-x与第二继电器组件113中的第二继电器113-y(此时，x＝y)为一组，并共同受到驱动线CBx的驱动信号的控制，由驱动线CBx发送的驱动信号控制第一继电器112-x与第二继电器113-y的开启或关闭。

例如，第一继电器112-1与第二继电器113-1为一组，并共同受到驱动线CB1的驱动信号的控制，由驱动线CB1发送的驱动信号控制第一继电器112-1与第二继电器113-1的开启或关闭。

以下，结合图1与图2所示结构对该均衡电路中的均衡回路进行说明。

在控制模块110中，采样芯片组件111通过多条采样线(C0～C8)连接于电池模组130中的每个电芯的两端，采样芯片组件111通过多条采样线(C1～C8)连接于第一继电器组件112，采样芯片组件111还通过多条采样线(C0～C7)连接于第二继电器组件113，而第一继电器112-x与第二继电器113-y连接于均衡电阻121的两端，构成一个完整的均衡回路。

具体的，以电池模组130中的第一个电芯为例，该电芯的两侧分别连接有采样线C0与采样线C1，通过采样线C0与采样线C1，该电芯的一侧、通过采样线C1连接的第一继电器组件112中的继电器112-1、均衡电阻模块120中的均衡电阻121、通过采样线C0连接的第二继电器组件113中的继电器113-1、该电芯的另一侧，构成了该电芯的均衡回路，可以通过该均衡回路实现对该电芯的均衡处理。

本实用新型中，第一继电器112-x的数目、第二继电器113-y的数目均与电池模组130中电芯的数目相等。

本实用新型中，基于图1与图2所示的均衡电路结构，在对电池模组130执行均衡处理时，需要每次对其中的一节电芯进行均衡处理，该电芯均衡完毕后，对该电池模组130中的另一电芯进行均衡处理，直至该电池模组130达到均衡。

在实际实现时，均衡条件可以根据需要设定。基于均衡条件的设定，只需要对电池模组130中不满足该均衡条件的电芯执行均衡处理，直至该电芯满足该均衡条件。

以及，在一个实现场景中，可以按照电池模组130中各电芯不满足均衡条件的差异情况，确定各待均衡电芯的优先级，然后，按照优先级由高至低的顺序，依次对这些待均衡电芯执行均衡处理。

在实现本方案时，控制组件114可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。

以及，考虑到控制组件114为MCU时，需要低压电源的供电，因此，如图2所示，在该控制模块110中，还包括：

辅助电源组件115，连接于控制组件114与电池模组130的正极之间。

其中，辅助电源组件115用于将电池模组130提供的电能进行功率转换，以使得其输出功率满足控制组件114的供电需求，从而，由电池模组130为控制组件114进行供电。

在实际应用中，该辅助电源组件115可以为功率转换器或直流转换器DC/DC。

如图2所示，在一个实现过程中，该控制模块110，还包括：

分流器116，连接于每个第一继电器112-x的第二端与均衡电阻121的第一端之间，分流器116还连接至控制组件114。

在这种结构下，控制组件114可以通过采集流经分流器116的电流值，来判断该均衡过程是否正常进行，以便于根据采集到的电流值判断均衡过程异常时，可以切断该均衡电路，提高该均衡电路的稳定性和安全性。

如图2所示，在另一个实现过程中，控制模块110，还包括：

第三继电器117，连接于每个第二继电器113-y的第二端与均衡电阻121的第二端之间，第三继电器117还连接至控制组件114。

在该均衡电路中，当控制组件114判断出均衡过程异常时，可以通过控制该第三继电器117断开的方式，切断了均衡电路主回路，从而，切断该均衡电路，实现方式简单可靠。

在实际实现本方案时，控制组件114也可以通过切断第一继电器组件112中的单个第一继电器112-x或第二继电器组件113中的单个第二继电器113-y的方式，切断均衡回路。这种操作方式更加具有针对性，切换单个电芯的均衡回路时，不影响其他电芯的均衡回路的通断，灵活性较高。

本实用新型中，考虑到进行均衡处理时，还可以参考各电芯的温度，因此，请参考图3，其为本实用新型所提供的均衡电路的实施例二的结构示意图，该均衡电路100除包括如上所述的控制模块110与均衡电阻模块120之外，还包括：

电芯温度采集组件140，设置于靠近电芯的位置，连接至控制模块110。

该电芯温度采集组件140用于采集电池模组130中电芯的温度，以便于根据电芯的温度，判断电芯的均衡过程是否发生异常，提高均衡过程的稳定性和安全性。

本实用新型中，当对电芯温度的准确率要求不高时，可以将电芯温度采集组件140连接至控制模块110中的采样芯片组件111，此时，有利于节约系统资源，提高采集温度的效率；或者，当对电芯温度的准确率要求较高时，可以将电芯温度采集组件140连接至控制模块110中的控制组件114。

其中，考虑到电池模组130中电芯的数目为至少一个，为了提高采集到的电芯的温度的准确率，该电芯温度采集组件140的数目为至少一个。

在实际实现本方案时，电芯与电芯温度采集组件140之间的数目对应关系可以根据需要设置，本实用新型对此无特别限定。

举例说明，电芯与电芯温度采集组件140之间的数目对应关系为每4个电芯共用一个电芯温度采集组件140时，针对如图3所示的均衡电路100，该均衡电路100中具备两个电芯温度采集组件140(图3中表示为140-1与140-2)。同理，若电池模组130中包含12个相互串联的电芯，则电芯温度采集组件140的数目为3；若电池模组130中包含16个相互串联的电芯，则电芯温度采集组件140的数目为4。

本实用新型中，考虑到均衡电阻模块120中设置的均衡电阻121的温度也可以用以表征该均衡电路是否发生异常，因此，如图3所示，该均衡电阻模块120，还包括：

电阻温度采集组件122，设置于靠近均衡电阻121的位置，连接至控制模块110。

该电阻温度采集组件122用于采集均衡电阻121的温度，以便于根据采集到的均衡电阻121的温度，判断当前的均衡过程是否发生异常，提高均衡过程的稳定性和安全性。

本实用新型中，当对均衡电阻121的温度准确率要求不高时，可以将电阻温度采集组件122连接至控制模块110中的采样芯片组件111，此时，有利于节约系统资源，提高采集温度的效率；或者，当对均衡电阻121的温度准确率要求较高时，可以将电阻温度采集组件122连接至控制模块110中的控制组件114。

本实用新型所涉及到的温度采集组件，包括电芯温度采集组件140和/或电阻温度采集组件122，可以为热敏电阻。

在另一个具体的实现过程中，请参考图3，该均衡电路100中还包括：

电池模组130，包括：串联连接的多个电芯。

基于图1～图3任一项所示出的均衡电路100，本实用新型还给出以下可行的控制方法，该控制方法可以执行于控制组件114中。

当控制组件114上电且正常初始化后，进入主程序，闭合第三继电器117。

之后，判断该均衡电路是否正常运行。若无法正常运行，断开第三继电器117，并上报状态信息，返回主程序；或者，若正常运行，则采集电池模组130所有电芯的电压数据，并根据采集到的电压数据设定最高优先均衡电芯。

之后，判断是否可以开启电芯的均衡处理。若不能开启均衡处理，则断开第三继电器117，上报状态信息，返回主程序；或者，若可开启均衡处理，则开启最高优先级电芯对应的第一继电器112-x与第二继电器113-y。

在执行均衡处理的过程中，检测均衡电流是否正常。若均衡电流不正常，则关闭该电芯对应的第一继电器112-x与第二继电器113-y，返回至断开第三继电器117，上报状态信息，返回主程序；或者，若开启电芯均衡后均衡电流正常，则判定电芯温度采集组件140采集到的电芯温度与电阻温度采集组件122采集到的电阻温度是否正常。

若电芯温度或电阻温度中存在至少一个温度不正常，则关闭该电芯对应的第一继电器112-x与第二继电器113-y，跳转至断开第三继电器117，上报状态信息，返回主程序；或者，若电芯温度或电阻温度均正常，则继续执行均衡处理，在该过程中，保持第一继电器112-x、第二继电器113-y以及第三继电器117的闭合。

判断该电芯的均衡处理是否已完成。若该电芯的均衡处理未完成，则返回至判定均衡电流是否正常的步骤；或者，若该电芯的均衡处理已完成，则返回至系统是否正常运行的步骤。

以上方法为本实用新型所提供的均衡电路100的一种具体的应用场景中的控制方法，仅为说明该均衡电路100的控制原理，并不用以限制本申请。

基于上述均衡电路，本实用新型还提供了一种电池管理装置。

请参考图4，其为本实用新型所提供的电池管理装置的结构示意图，该电池管理装置400，包括：

如上所述任一种实现方式的均衡电路100。

在一个具体的实现过程中，该电池管理装置可以为电池管理系统(Battery Management System，BMS)。

基于上述均衡电路，本实用新型还提供了一种运载工具。

请参考图5，其为本实用新型所提供的运载工具的结构示意图，该运载工具500，包括：

如上所述任一种实现方式的均衡电路100。

在一个具体的实现过程中，该运载工具可以为：电动车辆，其中，电动车辆包括：电动汽车。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型中，均衡电路中的控制模块设置于控制板上，而包含有均衡电阻的均衡电阻模块则外置在除控制板之外的其他区域，如此，避免了控制板对均衡电阻在散热方面的限制，降低了散热难度，因此，可以在一定程度上提高均衡电阻的均衡电流值，满足大电流模式下的被动均衡，同时，对还可以提高均衡效率；并且，由于散热难度的降低，能够降低均衡电阻散热方面的成本。因此，本实用新型所提供的技术方案能够在一定程度上提高电阻式被动均衡电路的均衡电流，使其满足大电流模式下的被动均衡。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。