一种电池管理被动均衡失效诊断电路的制作方法

本发明涉及储能元件管理，具体为一种电池管理被动均衡失效诊断电路。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展，高能量密度、无污染的电池应用越来越广泛。然而，由于功率需求量非常大，单个电池无法满足人们的需求，因此，出现了由多个单体电芯串联组成的多串电池包。电池在串联使用时，由于制造工艺等的限制，在同一电池包中的若干个单体电芯在实际充放电的过程中会产生容量不平衡差异，导致成组后的电池组可用容量变小。在充电时，电压偏高的电池单体会导致充电过程提前终止，充电容量变小；放电时，电压偏低的电池单体会导致放电过程提前终止，放电容量减小。为了改善电池的一致性，目前比较有效的方法是对电池单体进行均衡，将电压高的单体进行放电，对电压低的单体进行充电。现阶段主要的有两种均衡技术：被动均衡和主动均衡。其中，被动均衡电路一般包括串联的均衡电阻和均衡开关，被动均衡电路再与单体电池并联，采用电池控制芯片控制均衡开关的通断，由均衡电阻产热，消耗掉多余的电量，实现电池一致性的均衡。

2、而被动均衡电路的失效存在开路、短路，可能导致无法实现均衡功能，或一直放电甚至过放电引起的漏液短路起火等极端灾害，为了解决这种问题，通常需要在应用中对被动均衡电路进行诊断，而现有的诊断电路中无法准确可靠的进行诊断，且在实际应用中实施性甚微，难以保障电池组长期稳定运行。

3、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种电池管理被动均衡失效诊断电路，具备诊断精准，均衡安全有效等优点，解决了现有的诊断电路中无法准确可靠的进行诊断难以保障电池组长期稳定运行的问题。

2、为解决上述现有的诊断电路中无法准确可靠的进行诊断难以保障电池组长期稳定运行的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电池管理被动均衡失效诊断电路，包括：主电路和若干个电池管理子电路，各个电池管理子电路之间并联连接且均与主电路连接，每个电池管理子电路均包括电池模块、电池采样比较模块、均衡控制模块、均衡放电模块和均衡检测模块；在一个所述电池管理子电路中，所述电池采样比较模块用于检测电池模块的电压状态，并且将电压状态与所述电池采样比较模块内部预设的电压阈值进行比较，判断当前的电池模块是否需要均衡，当电池模块需要均衡时向所述均衡控制模块持续发出均衡信号；所述均衡控制模块在接收到均衡信号后，控制所述均衡放电模块与所述电池模块之间接通，在所述均衡控制模块不再接收到均衡信号后，控制所述均衡放电模块与所述电池模块之间断开；所述均衡放电模块能够在与所述电池模块之间接通后，对所述电池模块输出的电压进行均衡，将从该电池管理子电路中输出的电压与其余的电池管理子电路的输出电压保持一致；所述均衡检测模块用于检测所述均衡放电模块是否正常执行所述均衡控制模块的指令，检测均衡放电模块是否在持续放电，并防止电流反向进入所述均衡放电模块，对所述均衡放电模块提供保护。

3、优选地，所述电池采样比较模块包括数模转换单元和电压比较单元，所述数模转换单元用于对电池模块的输出电压进行采样获取到采样电压，所述电压比较单元用于将采样电压与预设的电压阈值进行比较，当采样电压大于预设的电压阈值时，向所述均衡控制模块持续发出均衡信号。

4、优选地，所述均衡控制模块包括开关控制单元和驱动限流单元，所述开关控制单元能够控制所述电池模块与所述均衡放电模块之间的接通和断开，所述驱动限流单元用于限制输入至所述开关控制单元的电流；所述均衡控制模块的所述驱动限流单元接收到均衡信号后，对所述均衡信号进行限流后输入所述开关控制单元，所述开关控制单元能够在接收到限流后的均衡信号后，控制所述电池模块与所述均衡放电模块之间接通。

5、优选地，所述驱动限流单元包括驱动限流电阻，所述开关控制单元包括均衡mos管，所述驱动限流电阻与所述均衡mos管之间串联，所述均衡信号在通过所述驱动限流电阻的限流后，对所述均衡mos管输出高电平，所述均衡mos管关闭，所述均衡mos管控制所述电池模块与所述均衡放电模块之间接通；当不存在均衡信号时，驱动限流电阻对所述均衡mos管输出零电平，所述均衡mos管开启，所述均衡mos管控制所述电池模块与所述均衡放电模块之间断开。

6、优选地，所述均衡放电模块包括放电负载单元，所述放电负载单元包括均衡放电电阻，所述均衡放电电阻能够在所述电池模块与所述均衡放电模块之间接通时，消耗所述电池模块释放的多余电能。

7、优选地，所述均衡检测模块包括检测输入限流单元、检测输出限流单元和隔离单元；所述检测输入限流单元用于限制输入至所述隔离单元的电流，所述检测输出限流单元用于限制所述隔离单元输出的电流；所述隔离单元能够对所述均衡放电模块的状态进行隔离传递，以检测所述均衡放电模块是否正常执行所述均衡控制模块的指令；

8、优选地，所述均衡检测模块还包括防反保护单元和电平上拉单元；所述防反保护单元用于防止电流反向进入所述电池管理子电路，对所述均衡放电模块提供方向保护；所述电平上拉单元用于稳定输出电平，将所述电池管理子电路中的电信号钳位在高电平。

9、与现有技术相比，本发明提供了一种电池管理被动均衡失效诊断电路，具备以下有益效果：

10、1、该种电池管理被动均衡失效诊断电路，通过均衡检测模块检测均衡放电模块是否正常执行均衡控制模块的指令，在均衡放电模块未正常执行指令时，进行诊断，并且能够将均衡失效故障信息上传至后台控制中心，以通知工作人员及时进行处理，以在整个电池管理被动均衡失效诊断电路运行状态下实时进行均衡状态的检测，真正做到采样、控制、反馈一体，实现了均衡功能的安全有效。

11、2、该种电池管理被动均衡失效诊断电路，均衡放电模块在与电池模块之间接通后，均衡放电模块进行额外放电，对电池模块输出的电压进行均衡，从而将从该电池管理子电路中输出的电压与其余的电池管理子电路的输出电压保持一致，进而维持整个电池管理被动均衡失效诊断电路的稳定性，防止其中某一电池模块产生过放，损失电池寿命；在该种电池管理被动均衡失效诊断电路对各个电池模块进行充电时，通过均衡放电模块，将输入的额外电能进行消耗，防止其中某一电池模块产生过充，导致该电池模块过度发热短路甚至起火，保证电池模块的充电安全。

技术特征：

1.一种电池管理被动均衡失效诊断电路，其特征在于，包括：主电路和若干个电池管理子电路，各个电池管理子电路之间并联连接且均与主电路连接，每个电池管理子电路均包括电池模块、电池采样比较模块、均衡控制模块、均衡放电模块和均衡检测模块；

2.根据权利要求1所述的一种电池管理被动均衡失效诊断电路，其特征在于：所述电池采样比较模块包括数模转换单元和电压比较单元，所述数模转换单元用于对电池模块的输出电压进行采样获取到采样电压，所述电压比较单元用于将采样电压与预设的电压阈值进行比较，当采样电压大于预设的电压阈值时，向所述均衡控制模块持续发出均衡信号。

3.根据权利要求1所述的一种电池管理被动均衡失效诊断电路，其特征在于：所述均衡控制模块包括开关控制单元和驱动限流单元，所述开关控制单元能够控制所述电池模块与所述均衡放电模块之间的接通和断开，所述驱动限流单元用于限制输入至所述开关控制单元的电流；

4.根据权利要求3所述的一种电池管理被动均衡失效诊断电路，其特征在于：所述驱动限流单元包括驱动限流电阻，所述开关控制单元包括均衡mos管，所述驱动限流电阻与所述均衡mos管之间串联，所述均衡信号在通过所述驱动限流电阻的限流后，对所述均衡mos管输出高电平，所述均衡mos管关闭，所述均衡mos管控制所述电池模块与所述均衡放电模块之间接通；

5.根据权利要求1所述的一种电池管理被动均衡失效诊断电路，其特征在于：所述均衡放电模块包括放电负载单元，所述放电负载单元包括均衡放电电阻，所述均衡放电电阻能够在所述电池模块与所述均衡放电模块之间接通时，消耗所述电池模块释放的多余电能。

6.根据权利要求1所述的一种电池管理被动均衡失效诊断电路，其特征在于：所述均衡检测模块包括检测输入限流单元、检测输出限流单元和隔离单元；

7.根据权利要求1所述的一种电池管理被动均衡失效诊断电路，其特征在于：所述均衡检测模块还包括防反保护单元和电平上拉单元；

技术总结
本发明涉及储能元件管理技术领域，公开了一种电池管理被动均衡失效诊断电路，主电路和若干个电池管理子电路，各个电池管理子电路之间并联连接且均与主电路连接，每个电池管理子电路均包括电池模块、电池采样比较模块、均衡控制模块、均衡放电模块和均衡检测模块。本发明通过均衡检测模块检测均衡放电模块是否正常执行均衡控制模块的指令，在均衡放电模块未正常执行指令时进行诊断，并且能够将均衡失效故障信息上传通知工作人员及时进行处理，以在整个电池管理被动均衡失效诊断电路运行状态下实时进行均衡状态的检测，真正做到采样、控制、反馈一体，实现了均衡功能的安全有效；均衡检测模块还能够防止电流反向进入均衡放电模块。

技术研发人员：王文涌,谢申衡,顾永,王振,赵雪晴,秦晓东
受保护的技术使用者：安徽大恒新能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12