專利名稱：一種基于功率電阻的動力鋰電池組均衡電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于功率電阻的動力鋰電池組均衡電路。
背景技術(shù)：
能源危機和環(huán)境污染的加劇促使電動汽車的發(fā)展進一步加速，鋰離子電池是目前電動汽車最可靠的動力源。大量單體鋰離子電池串聯(lián)組成鋰電池組為電動汽車提供能源， 鋰電池的性能參數(shù)成為影響電動汽車性能的關(guān)鍵因素。雖然近年來鋰電池技術(shù)進步巨大， 但是鋰電池各個參數(shù)(電壓、荷電狀態(tài)S0C、內(nèi)阻、自放電系數(shù)等)在生產(chǎn)過程中無法控制到完全一致而存在一些微小的差異，隨著鋰電池在電動汽車實際使用中充放電次數(shù)的增多， 由于溫度、自放電等因素的影響，這些差異將被放大。串聯(lián)鋰電池組的容量由組內(nèi)容量最低的單體電池決定，故一旦有某個電池出現(xiàn)深度放電，整個電池組就必須停止工作；同樣，一旦有單個電池出現(xiàn)過度充電，充電過程也要立即停止，否則電池壽命會嚴重衰減，甚至引起安全隱患。因此需要對鋰電池組內(nèi)電池間的不一致性進行均衡處理，使鋰電池保持較好的一致性?，F(xiàn)有投入電動汽車實際工況的電池管理系統(tǒng)一般都不具均衡功能，具備均衡功能的均采用電阻式均衡電路，存在諸多問題均衡電流不足，電動汽車動力鋰電池要求快速充電，均衡也要在充電期間完成，均衡電流要足夠大才能滿足；散熱效果一般，熱量經(jīng)電路板向外散發(fā)，速度較慢對均衡電流形成了制約；可靠性不足，整個均衡電路的可靠性不足，長時間使用可能出現(xiàn)均衡電路失控導(dǎo)通放空鋰電池電量的情況。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于功率電阻的動力鋰電池組均衡電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)的電阻式均衡電路均衡電流不足、散熱效果一般、可靠性差的問題。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為一種基于功率電阻的動力鋰電池組均衡電路，其特征在于包括隔離光耦、功率 MOSFET管、鋁殼電阻、自恢復(fù)保險絲，所述隔離光耦一側(cè)的第一引腳與電源管理系統(tǒng)BMS 電連接，隔離光耦第四引腳接地，第二、第三引腳短接在一起，隔離光耦另一側(cè)的第五引腳通過上拉電阻與所述功率MOSFET管的漏極連接，第六、第七引腳短接在一起，第八引腳與單體鋰電池負極連接，所述自恢復(fù)保險絲一端與單體鋰電池正極連接，另一端與所述功率 MOSFET管漏極連接，所述功率MOSFET管柵極通過電阻與隔離光耦的第五引腳連接，所述隔離光耦源極通過鋁殼電阻與隔離光耦的第八引腳連接。本實用新型的均衡電路主要隔離光耦、自恢復(fù)保險絲、功率MOSFET管及鋁殼電阻構(gòu)成。電源管理系統(tǒng)BMS發(fā)出的控制信號經(jīng)過隔離光耦而與電池信號隔離開，光耦另一側(cè)的輸出通過功率MOSFET管直接控制均衡電路的導(dǎo)通和關(guān)斷；為確保均衡電路的可靠性，通過串聯(lián)自恢復(fù)保險絲限制均衡異常電流突變造成危害；均衡電路中鋰電池間容量的不一致通過功率電阻將超出限定值單體鋰電池的電量以熱能形式散發(fā)掉。與已有技術(shù)相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在1.本實用新型采用大功率的鋁殼電阻將電能轉(zhuǎn)化為熱能，鋁殼電阻功率達10W， 可通過以安計的電流，大大增大了均衡電流，加快了均衡速度。2.本實用新型重新對均衡模塊進行設(shè)計，將其獨立于電源管理系統(tǒng)控制板而成為一塊獨立的控制板，其散熱通過覆一塊散熱性能極好的金屬板，加快了散熱速度。3.本實用新型采用冗余控制和隔離控制，將控制電路和均衡電路獨立開，同時采用冗余配置，避免了鋰電池對控制信號的干擾，提高了可靠性。4.本實用新型采用最新的功率MOSFET管，導(dǎo)通電阻在毫歐級，控制精度進一步提高，漏電流控制在很低的水平，節(jié)約鋰電池能量。

圖1為本實用新型均衡電路原理圖。圖2為本實用新型中的TLP521-2的引腳配置圖。
具體實施方式
本實用新型提出了一種具備高隔離性的，可實現(xiàn)快速可靠均衡的電路。均衡電路和控制電路通過隔離光耦隔離開，加入自恢復(fù)保險絲、功率MOSFET管和大功率鋁殼電阻， 實現(xiàn)快速可靠均衡。本實施方式中，鋰電池組通過串聯(lián)大量額定電壓為3. 2V的單體鋰電池構(gòu)成。本實用新型中的均衡電路并聯(lián)在鋰電池中的單體電池兩端，控制信號由電源管理系統(tǒng)BMS發(fā)出。隔離光耦選用TLP521-2，大功率MOSFET管選用頂出產(chǎn)的IRL系列功率MOSFET管。如圖1所示、圖2所示。自恢復(fù)保險絲Fl—端接在單體鋰電池的正極，其另一端接在功率MOSFET管Ql的漏極。電源管理系統(tǒng)BMS的控制信號MS接入TLP521-2的引腳1， 其引腳2和3短接在一起，引腳4接入信號地GND。隔離光耦TLP521-2的引腳5串聯(lián)上拉電阻Rl后接在功率MOSFET管Ql的漏極，其引腳6和7短接在一起。功率MOSFET管Ql的柵極串聯(lián)電阻R2后接入隔離光耦TLP521-2的引腳5，其源極串接大功率鋁殼電阻R3。鋁殼電阻R3的另一端與隔離光耦TLP521-2的引腳8 一起接在上述單體鋰電池的負極。具體實施過程均衡電路在電源管理系統(tǒng)的控制下工作在兩個狀態(tài)開啟和關(guān)斷。當鋰電池組內(nèi)一致性較好，不需要進行均衡時，電源管理系統(tǒng)BMS輸出的控制信號MS為高阻態(tài)，隔離光耦TLP521-2不導(dǎo)通，其引腳8是高電平，相應(yīng)的功率MOSFET管Ql 的柵極為高電平，Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，均衡電路不工作。當鋰電池組內(nèi)一致性較差，電源管理系統(tǒng)BMS檢測到其不一致性達到設(shè)定值，輸出控制信號MS為高電平，隔離光耦TLP521-2導(dǎo)通，由于上拉電阻的存在，其引腳5變?yōu)榈碗娖?，相?yīng)的功率MOSFET管的柵極同樣為低電平，Ql導(dǎo)通，均衡電路開始工作。當電源管理系統(tǒng)檢測到鋰電組內(nèi)的不一致性下降到警戒值以下，輸出地控制信號MS變?yōu)楦咦钁B(tài)，關(guān)斷均衡電路。效果[0023]隔離光耦TLP521-2能夠?qū)㈦娫垂芾硐到y(tǒng)BMS的控制信號和鋰電池組的電池信號完全隔離開，避免電池信號對控制信號造成的干擾，影響控制的準確度。同時，采用的隔離光耦是八個引腳的TLP521-2，是冗余策略，其引腳3和4短接在一起，6和7短接在一起，避免當隔離光耦出現(xiàn)異常短路時均衡電路一直處于工作狀態(tài)放空鋰電池組電量。選用新型的頂公司的功率MOSFET管，其控制靈敏度更高，當均衡電路關(guān)斷時其漏電流在nA數(shù)量級，避免了對鋰電池電量的浪費。其導(dǎo)通電阻也很小，當均衡電路工作時，功率MOSFET管發(fā)熱很少，增加了電路可靠性，延長了使用壽命。選用大功率的鋁殼電阻，散熱性能優(yōu)異；將均衡電路單獨在一塊電路板上，覆蓋一塊散熱性能極好的金屬板加快功率電阻散熱，這使得均衡電流可以大大提高，實現(xiàn)了快速均衡。通過本實用新型的均衡電路，可以實現(xiàn)對鋰電池組的快速可靠均衡，達到延長電池壽命降低成本的目的。
權(quán)利要求1. 一種基于功率電阻的動力鋰電池組均衡電路，其特征在于包括隔離光耦、功率 MOSFET管、鋁殼電阻、自恢復(fù)保險絲，所述隔離光耦一側(cè)的第一引腳與電源管理系統(tǒng)BMS 電連接，隔離光耦第四引腳接地，第二、第三引腳短接在一起，隔離光耦另一側(cè)的第五引腳通過上拉電阻與所述功率MOSFET管的漏極連接，第六、第七引腳短接在一起，第八引腳與單體鋰電池負極連接，所述自恢復(fù)保險絲一端與單體鋰電池正極連接，另一端與所述功率 MOSFET管漏極連接，所述功率MOSFET管柵極通過電阻與隔離光耦的第五引腳連接，所述隔離光耦源極通過鋁殼電阻與隔離光耦的第八引腳連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于功率電阻的動力鋰電池組均衡電路，由隔離光耦、功率MOSFET管、鋁殼電阻、自恢復(fù)保險絲，以及若干連接在隔離光耦和功率MOSFET管之間的電阻構(gòu)成。本實用新型大大增大了均衡電流，加快了均衡速度，加快了散熱速度，避免了鋰電池對控制信號的干擾，提高了可靠性，并節(jié)約鋰電池能量。
文檔編號H02H3/06GK202076813SQ20112015095
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者何耀, 劉興濤, 陳宗海 申請人:合肥國軒高科動力能源有限公司