本發(fā)明涉及一種被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路和一種電池組，屬于電池組被動(dòng)均衡技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰電池在使用過(guò)程中存在的不一致性嚴(yán)重影響到了鋰電池組充放電性能的發(fā)揮，基于業(yè)內(nèi)提出了各種各樣的BMS均衡解決方案。被動(dòng)均衡方案由于電路簡(jiǎn)單、體積小、成本低，在解決電池組電量均衡方面有著廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的被動(dòng)均衡方案為：每個(gè)單體電池兩端均并聯(lián)有一條被動(dòng)均衡線(xiàn)路，被動(dòng)均衡線(xiàn)路上串設(shè)有控制開(kāi)關(guān)和均衡電阻，如圖1所示，圖1以?xún)蓚€(gè)單體電池的被動(dòng)均衡線(xiàn)路為例?？刂崎_(kāi)關(guān)S接收系統(tǒng)指令后閉合對(duì)目標(biāo)單體電池進(jìn)行均衡放電，提高單體電池間電壓的一致性?？刂崎_(kāi)關(guān)根據(jù)控制器的指令通斷以實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟均衡與關(guān)斷均衡。所以，控制開(kāi)關(guān)的可靠性至關(guān)重要，一旦系統(tǒng)失效沒(méi)有發(fā)出控制開(kāi)關(guān)S的斷開(kāi)指令，或者有一路或者多路控制開(kāi)關(guān)S發(fā)生粘連、短路等現(xiàn)象，則控制開(kāi)關(guān)失效無(wú)法正常斷開(kāi)，會(huì)一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)際電路變?yōu)榫怆娮鑂直接與對(duì)應(yīng)的單體電池并聯(lián)，被動(dòng)均衡BMS的均衡功能將失效，單體電池會(huì)一直對(duì)均衡電阻R放電，均衡電阻R持續(xù)消耗電能，造成單體電池過(guò)放，直至單體電池失效，影響該單體電池及整個(gè)電池組的正常使用和安全運(yùn)行，甚至可能對(duì)系統(tǒng)造成更加嚴(yán)重的故障。因此，對(duì)被動(dòng)均衡電路進(jìn)行失效保護(hù)是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路，用以解決當(dāng)控制開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)時(shí)會(huì)造成單體電池過(guò)放的問(wèn)題。本發(fā)明同時(shí)提供一種電池組。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路，用于并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的單體電池的兩端，所述保護(hù)電路上串設(shè)有控制開(kāi)關(guān)和均衡電阻，所述保護(hù)電路上還串設(shè)有具有設(shè)定導(dǎo)通壓降的器件。

所述器件為一個(gè)二極管。

所述器件為由至少兩個(gè)二極管串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

所述均衡電阻并聯(lián)有指示支路，所述指示支路上串設(shè)有發(fā)光器件。

所述發(fā)光器件為發(fā)光二極管。

一種電池組，包括至少兩個(gè)單體電池，各單體電池的兩端并聯(lián)有被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路，所述保護(hù)電路上串設(shè)有控制開(kāi)關(guān)和均衡電阻，所述保護(hù)電路上還串設(shè)有具有設(shè)定導(dǎo)通壓降的器件。

所述器件為一個(gè)二極管。

所述器件為由至少兩個(gè)二極管串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

所述均衡電阻并聯(lián)有指示支路，所述指示支路上串設(shè)有發(fā)光器件。

所述發(fā)光器件為發(fā)光二極管。

本發(fā)明提供的被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路與傳統(tǒng)的均衡線(xiàn)路的區(qū)別在于：線(xiàn)路中還串設(shè)有具有一定導(dǎo)通壓降的器件，當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)出斷開(kāi)指令或者控制開(kāi)關(guān)發(fā)生粘連、短路等現(xiàn)象而導(dǎo)致控制開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)時(shí)，均衡電阻持續(xù)消耗單體電池的電能，但是，由于串設(shè)的器件具有一定的導(dǎo)通壓降，使得單體電池在電壓降到該導(dǎo)通壓降時(shí)，該器件就不再導(dǎo)通，使單體電池的電壓鉗位在該器件的導(dǎo)通壓降，進(jìn)而使電壓不低于安全值，避免單體電池過(guò)放，從而避免對(duì)單體電池及整個(gè)電池組的正常使用和安全運(yùn)行造成影響，防止電池系統(tǒng)出現(xiàn)更嚴(yán)重的故障。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的被動(dòng)均衡線(xiàn)路與單體電池的連接關(guān)系示意圖；

圖2是被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路的其中一個(gè)實(shí)施方式與單體電池的連接關(guān)系示意圖；

圖3是被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路的另一個(gè)實(shí)施方式與單體電池的連接關(guān)系示意圖；

圖4-a是二極管串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-b是二極管并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-c是二極管混聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

電池組實(shí)施例

如圖2所示，本實(shí)施例中的電池組包括至少兩個(gè)串聯(lián)設(shè)置的單體電池，每個(gè)單體電池的兩端均并聯(lián)有被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路。由于電池組中的單體電池部分屬于常規(guī)技術(shù)，這里就不再具體描述，以下對(duì)被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路進(jìn)行具體說(shuō)明。

圖2中以其中兩個(gè)單體電池并聯(lián)的被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路為例。如圖2所示，被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路中串設(shè)有均衡電阻R、控制開(kāi)關(guān)S和二極管D，這三個(gè)器件之間沒(méi)有嚴(yán)格的位置關(guān)系，只要串設(shè)在該保護(hù)電路中即可，但是，毫無(wú)疑義地，為了保證該保護(hù)電路正常運(yùn)行，二極管D的位置可以任意調(diào)整，但是陽(yáng)極和陰極的方向不能改變，即二極管D的陽(yáng)極需要直接或者通過(guò)其他器件連接單體電池的正極，二極管D的陰極需要直接或者通過(guò)其他器件連接單體電池的負(fù)極。本實(shí)施例給出一種具體的位置關(guān)系，其中，如圖2所示，單體電池的正極接均衡電阻R的一端，均衡電阻R的另一端接控制開(kāi)關(guān)S的一端，控制開(kāi)關(guān)S的另一端接二極管D的陽(yáng)極，二極管D的陰極接單體電池的負(fù)極?？刂崎_(kāi)關(guān)S可以是繼電器、MOS管、三極管、光MOS等電控型開(kāi)關(guān)器件。

當(dāng)某一個(gè)或者幾個(gè)單體電池電壓過(guò)高時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)S接收到閉合指令而閉合，單體電池通過(guò)均衡電阻R和二極管D放電；當(dāng)單體電池的電壓正常時(shí)，控制開(kāi)關(guān)S接到斷開(kāi)指令而斷開(kāi)，單體電池停止放電。

控制開(kāi)關(guān)S根據(jù)接收到的控制指令進(jìn)行閉合或者關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池的均衡放電或者停止放電。電池組運(yùn)行過(guò)程中，如果系統(tǒng)失效沒(méi)發(fā)出控制開(kāi)關(guān)S的斷開(kāi)指令或者某一個(gè)或者多個(gè)控制開(kāi)關(guān)S意外損壞(比如粘連、短路等故障)而無(wú)法斷開(kāi)，對(duì)應(yīng)的單體電池持續(xù)對(duì)均衡電阻R放電，但是由于二極管D的導(dǎo)通壓降的存在，使得單體電池電壓放電到該導(dǎo)通壓降時(shí)，二極管D不再導(dǎo)通，單體電池的電壓被限制于導(dǎo)通壓降，所以，將該導(dǎo)通壓降的電壓稱(chēng)為單體電池電壓的安全值。因此，在二極管D具備導(dǎo)通壓降的特性的情況下，即使控制開(kāi)關(guān)S無(wú)法斷開(kāi)，二極管D也會(huì)把單體電池電壓鉗位至二極管的導(dǎo)通壓降，使單體電池的電壓不低于安全值，保證單體電池不過(guò)放，避免系統(tǒng)出現(xiàn)更嚴(yán)重的故障。而且，還可以根據(jù)電池放電特性選擇合適的二極管，使二極管的導(dǎo)通壓降滿(mǎn)足條件，最終目的是使單體電池電壓不低于二極管的導(dǎo)通壓降，即導(dǎo)通電壓。

另外，二極管的單向?qū)ㄐ砸部梢员苊饩饩€(xiàn)路反接時(shí)造成在特定應(yīng)用場(chǎng)合單體電池持續(xù)放電的問(wèn)題。在特定應(yīng)用場(chǎng)合，如果錯(cuò)誤的把現(xiàn)有技術(shù)中的被動(dòng)均衡線(xiàn)路反接也會(huì)引起均衡功能失效，單體電池持續(xù)對(duì)均衡電阻放電，造成單體電池過(guò)放或者均衡電路燒毀，嚴(yán)重影響系統(tǒng)可靠性，所以，本發(fā)明提供的保護(hù)電路中，利用二極管D的單向?qū)ㄐ裕闺姵刂荒馨磫蜗螂娏鞣较蚍烹?，在特定?yīng)用場(chǎng)合均衡電路反接時(shí)，不會(huì)自動(dòng)持續(xù)放電，提高了系統(tǒng)的安全性及可靠性。

所以，該被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路既可以用于控制開(kāi)關(guān)S失效保護(hù)，又可以用于均衡線(xiàn)路反接保護(hù)。而且，應(yīng)用于不同電池類(lèi)型時(shí)，只需依據(jù)電池的放電曲線(xiàn)選擇合適的二極管，使二極管的導(dǎo)通壓降滿(mǎn)足要求即可。

進(jìn)一步地，圖3為本發(fā)明提供的被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路的另一種實(shí)施方式，是在圖2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案。如圖3所示，均衡電阻R的兩端并聯(lián)有一條支路，本實(shí)施例將該支路稱(chēng)為指示支路，該指示支路上串設(shè)有電阻R'與發(fā)光器件，該發(fā)光器件以發(fā)光二極管LED為例。

當(dāng)某一個(gè)或者幾個(gè)單體電池電壓過(guò)高時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)S接收到閉合指令而閉合，單體電池通過(guò)均衡電阻R和二極管D放電，同時(shí)，指示支路中的發(fā)光二極管LED會(huì)被點(diǎn)亮，表明單體電池在放電；當(dāng)單體電池的電壓正常時(shí)，控制開(kāi)關(guān)S接到斷開(kāi)指令而斷開(kāi)，單體電池停止放電，發(fā)光二極管LED熄滅，表示單體電池沒(méi)有放電。

而且，與圖2對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式同理，根據(jù)電池放電特性選擇合適的二極管D，可以使單體電池電壓不低于二極管D的導(dǎo)通電壓。即使系統(tǒng)失效沒(méi)發(fā)出控制開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)指令或控制開(kāi)關(guān)S失效造成控制開(kāi)關(guān)S無(wú)法斷開(kāi)時(shí)，二極管D會(huì)把單體電池電壓鉗位至二極管D的導(dǎo)通壓降，保證單體電池不過(guò)放，同時(shí)，當(dāng)單體電池電壓鉗位至二極管D的導(dǎo)通電壓時(shí)，發(fā)光二極管LED熄滅。

所以，通過(guò)發(fā)光二極管LED的發(fā)光情況能夠直觀獲知對(duì)應(yīng)的單體電池是否在放電。

因此，通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)施例可以看出，該被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在控制開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)時(shí)利用二極管進(jìn)行鉗位，避免單體電池過(guò)放；

(2)在特定應(yīng)用場(chǎng)合，避免均衡線(xiàn)路反接造成的單體電池持續(xù)放電；

(3)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、便于實(shí)現(xiàn)，具有一定的通用性和擴(kuò)展性，能夠提高被動(dòng)均衡的可靠性、安全性。

另外，上述實(shí)施例中，保護(hù)電路中串設(shè)的是單個(gè)二極管，作為其他的實(shí)施方式，實(shí)現(xiàn)具有導(dǎo)通壓降和單向?qū)ㄐ缘慕Y(jié)構(gòu)除了單個(gè)二極管之外，還可以是由至少兩個(gè)二極管串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)，如圖4-a、圖4-b和圖4-c所示。而且，上述實(shí)施例中，同時(shí)利用了二極管的具有導(dǎo)通壓降的特性和單向?qū)ㄐ阅軌蚪鉀Q不止一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，這是一種優(yōu)化的實(shí)施方式，其實(shí)只利用二極管的導(dǎo)通壓降這一特性就能夠解決目前存在的技術(shù)缺陷——控制開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)時(shí)會(huì)造成單體電池過(guò)放。所以，刨去單向?qū)ㄐ裕徽劸哂袑?dǎo)通壓降的器件的話(huà)，那么，由于只具有導(dǎo)通壓降特性的器件可能不止二極管這一種，所以，本發(fā)明保護(hù)的被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路中的具有導(dǎo)通壓降的器件除了二極管之外，還可以是其他同樣具有設(shè)定的，即一定導(dǎo)通壓降這一特性的器件。

被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路實(shí)施例

由于本實(shí)施例中的被動(dòng)均衡失效保護(hù)電路在上述電池組實(shí)施例中已做出了詳細(xì)地描述，這里就不再具體說(shuō)明。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。