一种适用于电池组的主动均衡电路的制作方法

1.本技术涉及电池组电路的技术领域，尤其是涉及一种适用于电池组的主动均衡电路。


背景技术：

2.锂电池由于其能量密度高、循环寿命长、自放电低以及对环境友好等特点被广泛运用于电池领域中。然而，电池单体容量小，负载能力低，无法满足实际的工程需求。为此，人们通过一定的连接方式将电池单体组成模组，以提高电池系统的电压平台和存储能量。
3.然而，电池组使用一段时间后，会出现部分电池电压亏损的情况，从而导致电池容量不一致，为了缓解电池不一致性问题，人们通常采用均衡技术优化电池一致性。
4.目前，电池均衡技术一般包括主动均衡和被动均衡两种方式。主动均衡是将电池组中能量较高的电池单体通过能量传输装置转移到能量较低的电池单体、对能量较高的电池单体进行放电，从而减小电池单体间能量不一致性差异。
5.然而，电池均衡前通常要对电池组中的单节电池进行电压检测，通常使用的检测方式为ad电压采集，该检测电路上往往串联有开关管电路，开关管电路常常包括开关管和保护二极管，但是计算电池电压时又往往需要将开关管和该保护二极管的电压减去，其中开关管导通时阻止为定值，而为了方便计算通常将该保护二极管的电压也当成一个定值。
6.针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：上述检测电路中的保护二极管电压通常容易受通过的电流大小、所处环境温度等因素影响，因此，该保护二极管的电压实际上并不是一个定值，因此上述检测方式的结果并不准确。


技术实现要素：

7.为了提高检测的精度，本技术提供一种适用于电池组的主动均衡电路。
8.本技术提供的一种适用于电池组的主动均衡电路采用如下的技术方案：
9.一种适用于电池组的主动均衡电路，包括：
10.多节电池单体，串联形成电池组；
11.第一采集电路，连接于电池组；
12.开关管电路，串联于每节电池单体；其包括二极管保护电路，所述二极管保护电路与所检测的电池单体串联；
13.对照二极管，所述对照二极管与保护二极管的型号相同；
14.第二采集电路，连接于所述对照二极管的阳极；所述对照二极管的阴极与第一采集电路连接；以及
15.运算电路，连接于所述第一采集电路和第二采集电路；
16.其中，所述第一采集电路用于采集开关管电路以及所检测的电池单体的电压，并输出相应的第一采集信号；所述第二采集电路用于采集对照二极管、开关管电路以及所检测的电池单体的电压，并输出相应的第二采集信号；所述运算电路用于接收第一采集信号
和第二采集信号，以计算所检测的电池单体的电压。
17.通过采用上述技术方案，第二采集电路采集的电压为对照二极管、开关管电路以及所检测的电池单体的总电压，而第一采集电路采集的电压为开关管电路和所检测的电池单体的总电压，开关管导通时阻值为定值，因此，运算电路可以计算出对照二极管的电压，即对照二极管的电压等于第二采集电路采集的电压减去第一采集电路采集的电压。又因为对照二极管的型号与保护二极管的型号相同，由此可以得出保护二极管的实际电压。根据保护二极管的实际电压即可得出所检测的电池单体的电压，即所检测的电池单体的电压等于第一采集电路采集的电压减去开关管导通时定值电压以及保护二极管的实际电压，从而较为精准地检测出所检测的电池单体的电压。
18.可选的，所述第一采集电路包括：
19.第一电阻器，连接于所述对照二极管的阴极；
20.第二电阻器，与所述第一电阻器串联后接地；以及
21.第一ad采样模块，连接于所述第一电阻器与第二电阻器之间的连接节点。
22.通过采用上述技术方案，第一电阻器和第二电阻器起到分压的作用，从而实现对第一ad采样模块的分压保护。
23.可选的，所述第二采集电路包括：
24.第三电阻器，连接于所述对照二极管的阳极；
25.第四电阻器，与所述第三电阻器串联后接地；以及
26.第二ad采样模块，连接于所述第三电阻器与第四电阻器之间的连接节点。
27.通过采用上述技术方案，第三电阻器和第四电阻器起到分压的作用，从而实现对第二ad采样模块的分压保护。
28.可选的，所述开关管电路包括：
29.第一场效应管，所述第一场效应管的控制端接入触发信号，输出端与第一采集电路的输入端以及所检测的电池单体的正极连接；以及
30.第二场效应管，所述第二场效应管的控制端接入触发信号，输出端与所检测的电池单体的负极以及地连接。
31.通过采用上述技术方案，导通第一场效应管和第二场效应即可导通单节电池的检测回路，从而便于采集单节电池的电压。
32.可选的，所述二极管保护电路包括：
33.第一保护二极管，其阳极与第一场效应管的输出端连接，阴极与所检测的电池单体的正极连接；以及
34.第二保护二极管，其阳极与所检测的电池单体的负极连接，阴极与第二场效应管的输出端连接。
35.通过采用上述技术方案，第一保护二极管能够防止电流逆流，起到保护第一场效应管的作用。第二保护二极管能够防止电流逆流，起到保护第二场效应管的作用。
36.可选的，所述开关管电路包括：
37.第三场效应管，所述第三场效应管的控制端接入触发信号，输出端与第一采集电路的输入端连接；
38.第四场效应管，所述第四场效应管的控制端接入触发信号，输出端与第三场效应
管的输出端以及所检测的电池单体的正极连接；以及
39.第五场效应管，第五场效应管控制端接入触发信号；第五场效应管的输出端与所检测的电池单体的负极以及地连接。
40.通过采用上述技术方案，导通第三场效应管、第四场效应管和第五场效应管即可导通单节电池的检测回路。
41.可选的，所述二极管保护电路包括第三保护二极管，第三保护二极管的阳极与所检测的电池单体的负极连接，阴极与第五场效应管的输出端连接。
42.通过采用上述技术方案，第三保护二极管能够防止电流倒流，起到保护第五场效应管的作用。
43.可选的，所述开关管电路包括：
44.第六场效应管，所述第六场效应管的控制端接入触发信号，输出端与第一采集电路的输入端以及所检测的电池单体的正极连接；
45.第七场效应管，所述第七场效应管的控制端接入触发信号，输出端与所检测的电池单体的负极连接；以及
46.第八场效应管，所述第八场效应管的控制端接入触发信号，输出端与与第七场效应管的输出端以及地连接。
47.通过采用上述技术方案，导通第六场效应管、第七场效应管和第八场效应管即可导通单节电池的检测回路。
48.可选的，所述二极管保护电路包括第四保护二极管，第四保护二极管的阳极与第六场效应管的输出端连接，阴极与所检测的电池单体的正极连接。
49.通过采用上述技术方案，第四保护二极管能防止电流逆流，以起到保护第六场效应管的作用。
50.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
51.第二采集电路采集的电压为对照二极管、开关管电路以及所检测的电池单体的总电压，而第一采集电路采集的电压为开关管电路和所检测的电池单体的总电压，开关管导通时阻值为定值，因此，运算电路可以计算出对照二极管的电压，即对照二极管的电压等于第二采集电路采集的电压减去第一采集电路采集的电压。又因为对照二极管的型号与保护二极管的型号相同，由此可以得出保护二极管的实际电压。根据保护二极管的实际电压即可得出所检测的电池单体的电压，即所检测的电池单体的电压等于第一采集电路采集的电压减去开关管导通时定值电压以及保护二极管的实际电压，从而较为精准地检测出所检测的电池单体的电压。
附图说明
52.图1是本技术实施例一的电路原理示意图；
53.图2是本技术实施例一中运算电路的电路原理框图；
54.图3是本技术实施例二的电路原理示意图；
55.图4是本技术实施例三的电路原理示意图。
56.附图标记：1、供电模块；2、充电电路；3、正向偏置电路；4、第一采集电路；5、开关管电路；6、第二采集电路；7、运算电路；71、第一减法器；72、第二减法器。
具体实施方式
57.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
58.本技术中所提及的触发信号均可由mcu提供， 场效应管导通时电压为定值。
59.本技术实施例公开一种适用于电池组的主动均衡电路。
60.实施例一：
61.参照图1，该适用于电池组的主动均衡电路包括多节电池单体、供电模块1、充电电路2以及正向偏置电路3。多节电池单体串联形成电池组，供电模块1为dc-dc隔离转换器，具体的，利用dc-dc隔离转换器实现对电池组电能的隔离，并将其转换成供电电源使用。充电电路2包括dc-dc充电芯片以及p-mos管t1，dc-dc充电芯片的型号为xl4001，且充电芯片的输入端与dc-dc隔离转换器的输出端连接。p-mos管t1的源极连接于充电芯片的输出端，栅极接入触发信号g，漏极连接于电池组正极。
62.正向偏置电路3包括二极管d5和电阻r5，其中，二极管d5的阳极与dc-dc隔离转换器的输出端连接，阴极与电阻r5的其中一端连接，且电阻r5的另一端与p-mos管t1的漏极连接。
63.当需要对电池单体充电时，向p-mos管t1的栅极输入低电平信号，p-mos管t1导通，供电电源经充电芯片降压后对电池单体进行充电，以实现主动均衡。
64.该适用于电池组的主动均衡电路还包括第一采集电路4、开关管电路5、对照二极管、第二采集电路6以及运算电路7。每一节电池单体的正负极上均连接有开关管电路5。对照二极管位于第一采集电路4与第二采集电路6的连接节点之间。当所检测的电池单体两端的开关管电路5启动时，第一采集电路4采集的电压u1为开关管电路5和所检测的电池单体的总电压，而第二采集电路6采集的电压u2为对照二极管、开关管电路5以及所检测的电池单体的总电压。
65.开关管电路5包括第一开关管、第二开关管以及二极管保护电路。
66.其中，第一开关管为第一场效应管q1，且第一场效应管q1为p-mos管，第一场效应管q1的栅极接入触发信号g1；第一场效应管q1的源极与第一采集电路4连接；第一场效应管q1的漏极与所检测的电池单体的正极连接。
67.第二开关管为第二场效应管q2，且第二场效应管q2为n-mos管，第二场效应管q2的栅极接入触发信号g2；第二场效应管q2的源极接地；第二场效应管q2的漏极与所检测的电池单体的负极连接。此外，第二场效应管q2的栅极与源极之间连接有第六电阻器r6。
68.二极管保护电路包括第一保护二极管d1和第二保护二极管d2。第一保护二极管d1的阳极与第一场效应管q1的漏极连接，阴极与所检测的电池单体的正极连接。第二保护二极管d2的阳极与所检测的电池单体的负极连接，阴极与第二场效应管q2的漏极连接。
69.当向第一场效应管q1的栅极输入低电平信号g1时，第一场效应管q1导通；当向第二场效应管q2的栅极输入高电平信号g2时，第二场效应管q2导通，第一采集电路4所采集的电压u1为第一场效应管q1、第二场效应管q2、第一保护二极管d1、第二保护二极管d2以及所检测的电池单体的电压。
70.第一采集电路4包括第一分压电路以及第一ad采样模块。其中，第一分压电路包括第一电阻器r1和第二电阻器r2。第一电阻器r1一端与第一场效应管q1的源极连接，另一端与第二电阻器r2的其中一端连接，而第二电阻器r2的另一端接地。第二电阻器r2的两端并
联有第一电容器c1。
71.第一ad采样模块可以为mcu，且该mcu设有多个ad采样接口，该mcu的ad采样接口ad1连接于第一电阻器r1和第二电阻器r2之间的连接节点。
72.对照二极管至少设置有一个，本实施例中设置有两个，分别为第一对照二极管d3和第二对照二极管d4，且第一对照二极管d3、第二对照二极管d4、第一保护二极管d1以及第二保护二极管d2均未同一批次型号的二极管。其中，第一对照二极管d3的阳极与第二采集电路6连接，第一对照二极管d3的阴极与第二对照二极管d4的阳极连接，而第二对照二极管d4的阴极与第一电阻器r1连接。
73.第二采集电路6包括第二分压电路以及第二ad采样模块。其中，第二分压电路包括第三电阻器r3和第四电阻器r4。第三电阻器r3一端连接于第五电阻器r5与第一对照二极管d3阳极之间的连接节点，另一端与第四电阻器r4的其中一端连接，而第四电阻器r4的另一端接地。第四电阻器r4的两端并联有第二电容器c2。
74.第二ad采样模块可以为mcu，且第一ad采样模块和第二ad采样模块可以为同一mcu，该mcu的另一个ad采样接口ad2连接于第三电阻器r3和第四电阻器r4之间的连接节点。
75.参照图1和图2，运算电路7包括第一减法器71和第二减法器72。第一减法器71的一个输入端接入ad1，第二减法器72的另一个输入端接入ad2。第一减法器71的输出端与第二减法器72的其中一个输入端连接，而第二减法器72的另一个输入端接入ad1。
76.ad2采集的电压u2减去ad1采集的电压u1即可得出第一对照二极管d3和第二对照二极管d4的电压u3，而第一保护二极管d1和第二保护二极管d2的实际电压等于u3，再通过ad1采集的电压u1减去u3以及第一场效应管q1、第二场效应管q2导通后的定值电压即可得到所检测的电池单体的电压u4。
77.本技术实施例一实施原理为：
78.第二采集电路6采集的电压u2为对照二极管、开关管电路5以及所检测的电池单体的总电压，而第一采集电路4采集的电压u1为开关管电路5和所检测的电池单体的总电压，开关管导通时阻值为定值，因此，运算电路7可以计算出对照二极管的电压，即对照二极管的电压u3=u2-u1。又因为对照二极管的型号与保护二极管的型号相同，由此可以得出保护二极管的实际电压为u3。根据保护二极管的实际电压u3即可得出所检测的电池单体的电压，即所检测的电池单体的电压u4=u1-u3，从而较为精准地检测出所检测的电池单体的电压。
79.实施例二：
80.参照图3，本实施例与实施例一的区别在于，开关管电路5包括第三场效应管q3、第四场效应管q4、第五场效应管q5以及二极管保护电路。
81.其中，第三场效应管q3为p-mos管，第三场效应管q3的栅极接入触发信号g1；第三场效应管q3的漏极与第一电阻器r1连接。
82.第四场效应管q4为p-mos管，且第三场效应管q3和第四场效应管q4的型号相同。第四场效应管q4的栅极与第三场效应管q3的栅极连接以接入触发信号g1；第四场效应管q4的源极与第三场效应管q3源极连接；第四场效应管q4的漏极与所检测的电池单体的正极连接。此外，第四场效应管q4的栅极与源极之间连接有第七电阻器r7。
83.第五场效应管q5为n-mos管，第五场效应管q5的栅极接入触发信号g2；第五场效应
管q5的源极接地；第五场效应管q5的漏极与所检测的电池单体的负极连接。此外，第五场效应管q5的栅极与源极之间连接有第八电阻器r8。
84.二极管保护电路包括第三保护二极管d6，第三保护二极管d6的阳极与所检测的电池单体的负极连接，阴极与第五场效应管q5的漏极连接。
85.本实施例中对照二极管设置有一个，为第三对照二极管d7，第三对照二极管d7的阳极与第二采集电路6连接，第三对照二极管d7的阴极与第一电阻器r1连接。
86.ad2采集的电压u2减去ad1采集的电压u1即可得出第三对照二极管d7的电压u3，而第三保护二极管d6的实际电压等于u3，再通过ad1采集的电压u1减去u3以及第三场效应管q3、第四场效应管q4、第五场效应管q5导通后的定值电压即可得到所检测的电池单体的电压u4。
87.实施例三：
88.参照图4，本实施例与实施例一的区别在于，开关管电路5包括第六场效应管q6、第七场效应管q7、第八场效应管q8以及二极管保护电路。
89.其中，第六场效应管q6为p-mos管，第六场效应管q6的栅极接入触发信号g1；第六场效应管q6的源极与第一电阻器r1连接；第六场效应管q6的漏极与所检测的电池单体的正极连接。
90.二极管保护电路包括第四保护二极管d8，第四保护二极管d8的阳极与第六场效应管的漏极连接，阴极与所检测的电池单体的正极连接。
91.第七场效应管q7为p-mos管，第七场效应管q7的栅极接入触发信号；第七场效应管q7的漏极与所检测的电池单体的负极连接。
92.第八场效应管q8为p-mos管，且第七场效应管q7与第八场效应管q8的型号相同。第八场效应管q8的栅极与第七场效应管q7的栅极连接以接入触发信号g2；第八场效应管q8的源极与第七场效应管q7的源极连接；第八场效应管q8的漏极接地。此外，第七场效应管q7的栅极与源极之间连接第九电阻器r9。
93.本实施例中对照二极管设置有一个，为第四对照二极管d9，第四对照二极管d9的阳极与第二采集电路6连接，第四对照二极管d9的阴极与第一电阻器r1连接。
94.ad2采集的电压u2减去ad1采集的电压u1即可得出第四对照二极管d9的电压u3，而第四保护二极管d8的实际电压等于u3，再通过ad1采集的电压u1减去u3以及第六场效应管q6、第七场效应管q7、第八场效应管q8导通后的定值电压即可得到所检测的电池单体的电压u4。
95.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。