CN102376979B - 充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子动力电池,特别涉及一种充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,本发明由若干个单体锂离子动力电池(1)串联在一起,还包括有单体锂离子均衡电池(2)和芯片(9),每个单体锂离子动力电池(1)的正极与单体锂离子均衡电池(2)的正极相连接,在每个单体锂离子动力电池(1)与单体锂离子均衡电池(2)之间设置有充电控制电路(3)和放电控制电路(4),每个单体锂离子动力电池(1)上还设置有过充过放保护电路(5)。本发明另一种方案是每个单体锂离子动力电池(1)的负极与单体锂离子均衡电池(2)的负极相连接。本发明使电池组始终工作在理想状态,结构简单,使用寿命长,充放电效率高,成本低。

Description

充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组
技术领域
本发明涉及一种锂离子动力电池,特别涉及一种充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,属于动力电池领域。
背景技术
目前锂离子动力电池应用十分广泛,它可应用在各种电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车等很多领域。锂离子动力电池做为供电的动力源,在实际应用中通常将若干个单体锂离子动力电池串联起来组成锂离子动力电池串联电池组后成组使用,以满足不同设备所需电压和功率的要求;同时在实际使用中基于锂离子动力电池的充放电特性以及各单体电池存在差异这一实际情况,需要对锂离子动力电池串联电池组中的个别单体锂离子动力电池实行均衡控制,解决锂离子动力电池串联电池组中电池匹配失衡,也就是解决锂离子动力电池串联电池组中各单体电池间不一致的问题,从而避免由于个别单体锂离子动力电池的过充过放所导致的电池组早期失效,使其性能尽量接近单体锂离子动力电池的平均水平,因此均衡控制对于锂离子动力电池串联电池组是十分重要的。
通常把因单体锂离子动力电池的性能差异而导致的电池组性能降低的现象称为电池匹配失衡,大多数情况下,引起匹配失衡的原因是电池制作工艺和检测手段的不完善,而不是锂离子动力电池本身的化学属性变化。即使在生产出单体锂离子动力电池后进行检测分类再进行组合,也会出现电池匹配的失衡现象,如:各单体电池的自放电率不同导致电池在搁置过程中的容量失衡,单体电池之间电阻不同导致个别单体电池在电池组充电过程中过充等。
电池匹配失衡主要表现两个方面:一方面是电池荷电状态失衡,即所有单体电池的容量相同,但在成组电池制作或搁置过程中,单体的荷电状态不同;第二方面是电池容量或能量的失衡。
为了改进锂离子动力电池串联电池组的电性能,使不匹配的单体锂离子动力电池达到同样的荷电状态,要求一些单体锂离子动力电池的充电量和放电量比其它电池多,所以要给电池组增加均衡管理系统,对电池组进行均衡控制,这种均衡管理系统是通过对容量最小或内阻较大的先充到最高电压的单体电池进行分流来实现的。通常的分流电路是有一个功率晶体管和限流电阻串联,再与单体电池并联组成,在充电过程中控制功率晶体管导通,将高电压电池的电流部分分流,从而使它的充电速度比其它电池慢,在放电过程中导通功率晶体管,增加容量稍大、电压稍高的单体电池负载,使它的放电速度比其它电池快,从而实现放电均衡。这种BMS均衡管理系统还包括有基准电路、稳压电路和温度开关,通过基准电路提供采样基准数据,通过稳压电路使输出电压稳定,通过温度开关实现温度保护控制。这种BMS均衡管理系统如果均衡电流过大功耗会很大,引起电池组升温或增加元件负担,相反,如果均衡电流过小,就需要较长时间或多个周期才能起到均衡作用,从而降低充电效率,甚至失去均衡作用的意义。
由于目前锂离子动力电池串联电池组无论是国内还是国外,基本采用的都是上述均衡管理系统进行均衡控制,这导致了现有锂离子动力电池成组后的充放循环寿命大大低于单体电池的充放循环寿命,也就是说现有的均衡控制无法解决动力锂离子电池串联成组后电池一致性的问题,解决动力锂离子电池串联成组后电池的一致性的问题目前是一个无法解决的世界难题,也是动力锂离子电池成组技术的瓶颈技术和关键技术。动力锂离子电池串联成组后电池的一致性之所以难以解决,其原因主要是:(1)各单体电池容量不一致是蓄电池技术的基本属性,即使配置得很好的电池组,经过一段时间后,又会出现不均衡;(2)规模化生产后的电动车等是不可能采用均衡化充电或被动均衡装置来实现均衡性维护的。因为现有的这种均衡管理系统始终在使某一单体电池容量最小,当过充、过放、均衡分流时,浅充、浅放,这导致这一单体电池恶化循环直至它容量早期衰减而使整个电池组早期失效,大大缩短电池组的使用寿命,例如:锰酸锂电池,单体电池循环寿命为600次,实际电池组使用300~400次。磷酸铁锂电池单体电池循环寿命为2000次,而实际成组电池使用1000~1200次。再者现有的这种均衡管理系统结构复杂、连接管线众多,如有100个单体电池串联,就有101根线与均衡管理系统相连接,任何一根线出现问题都会引起故障,因此故障率高,稳定可靠性差,价格昂贵,锂离子动力电池串联电池组小容量在几百元,大容量如电动汽车用价格上万元。
锂离子动力电池串联电池组中各单体电池间一致性的理想状态是:电池组中所有单体电池的容量和荷电状态都相同,或单体电池的容量不同,但单体电池的荷电状态相同。
以上常规采用的均衡控制,无法解决锂离子动力电池串联电池组中各单体电池的容量一致性问题,只是解决了各单体电池的荷电状态一致性问题,且解决的也不够理想,仍存在着上述的许多缺陷。因此无法达到锂离子动力电池串联电池组中各单体电池间一致性的理想状态。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种能使成组电池各单体电池的容量和荷电状态都一致,电池组始终工作在理想状态,结构简单、使用寿命长、充放电效率高、成本低、稳定可靠的充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组。
实现上述目的的技术方案是:一种充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,由若干个单体锂离子动力电池串联在一起,每个单体锂离子动力电池上设置有基准电路、稳压电路和温度开关,还包括有单体锂离子均衡电池和芯片,每个单体锂离子动力电池的正极与单体锂离子均衡电池的正极相连接,在每个单体锂离子动力电池与单体锂离子均衡电池之间设置有充电控制电路,在每个单体锂离子动力电池与单体锂离子均衡电池之间还设置有放电控制电路,每个单体锂离子动力电池上还设置有过充过放保护电路,过充过放保护电路由过充保护电路和过放保护电路组成,其中:
a)充电控制电路由充电控制部分和充电采样部分组成,充电控制部分设置在单体锂离子动力电池负极和单体锂离子均衡电池负极之间,且与芯片输出端相连接;充电采样部分与芯片输入端相连接;
b)放电控制电路由放电控制部分和放电采样部分组成,放电控制部分设置在单体锂离子动力电池负极和单体锂离子均衡电池负极之间,且与芯片输出端相连接;放电采样部分与芯片输入端相连接;
c)过充保护电路由过充控制部分和过充采样部分组成,过充控制部分与芯片输出端相连接,过充采样部分与芯片输入端相连接;
d)过放保护电路由过放控制部分和过放采样部分组成,过放控制部分与芯片输出端相连接,过放采样部分与芯片输入端相连接;
e)基准电路的VCC端与芯片的VCC端相连接,芯片的GND端与单体锂离子动力电池负极相连接,基准电路的VREF端与芯片的VREF端相连接;
f)稳压电路的VCC端与芯片的VCC端相连接,稳压电路正极与单体锂离子动力电池正极相连接,稳压电路负极与单体锂离子动力电池负极相连接。
本发明另外一种充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,由若干个单体锂离子动力电池串联在一起,每个单体锂离子动力电池上设置有基准电路、稳压电路和温度开关,还包括有单体锂离子均衡电池和芯片,每个单体锂离子动力电池的负极与单体锂离子均衡电池的负极相连接,在每个单体锂离子动力电池与单体锂离子均衡电池之间设置有充电控制电路,在每个单体锂离子动力电池与单体锂离子均衡电池之间还设置有放电控制电路,每个单体锂离子动力电池上还设置有过充过放保护电路,过充过放保护电路由过充保护电路和过放保护电路组成,其中:
a)充电控制电路由充电控制部分和充电采样部分组成,充电控制部分设置在单体锂离子动力电池正极和单体锂离子均衡电池正极之间,且与芯片输出端相连接;充电采样部分与芯片输入端相连接;
b)放电控制电路由放电控制部分和放电采样部分组成,放电控制部分设置在单体锂离子动力电池正极和单体锂离子均衡电池正极之间,且与芯片输出端相连接;放电采样部分与芯片输入端相连接;
c)过充保护电路由过充控制部分和过充采样部分组成,过充控制部分与芯片输出端相连接,过充采样部分与芯片输入端相连接;
d)过放保护电路由过放控制部分和过放采样部分组成,过放控制部分与芯片输出端相连接,过放采样部分与芯片输入端相连接;
e)基准电路的VCC端与芯片的VCC端相连接,芯片的GND端与单体锂离子动力电池正极相连接,基准电路的VREF端与芯片的VREF端相连接;
f)稳压电路的VCC端与芯片的VCC端相连接,稳压电路正极与单体锂离子动力电池正极相连接,稳压电路负极与单体锂离子动力电池负极相连接。
进一步,所述芯片的型号为MCP6544。
进一步,所述的充电控制电路中的充电控制部分包括有电阻R23、电阻R14、电阻R8、电阻R1和功率管Q1,充电采样部分包括有电阻R19、电阻R17和电容C5。
进一步,所述的放电控制电路中的放电控制部分包括有电阻R13、二极管D1、电阻R18和功率管Q2,放电采样部分包括有电阻R7、电阻R16和电容C6。
进一步,所述的过充保护电路中的过充控制部分包括有电阻R2、功率管和电阻R22,过充采样部分包括有电阻R6、电阻R27和电容C3。
进一步,所述的过放保护电路中的过放控制部分包括有电阻R3、电阻R4、电阻R9和光耦继电器,过放采样部分包括有电阻R5、电阻R10和电容C1。
更进一步,所述光耦继电器型号为PC817。
采用上述技术方案后,具有很多好处:本发明在锂离子动力电池串联电池组的单体锂离子动力电池串联在一起的基础上,在每个单体锂离子动力电池上增加了单体锂离子均衡电池,每个单体锂离子动力电池的正极与单体锂离子均衡电池的正极相连接(或者每个单体锂离子动力电池的负极与单体锂离子均衡电池的负极相连接),在每个单体锂离子动力电池与单体锂离子均衡电池之间设置有充电控制电路和放电控制电路,在每个单体锂离子动力电池上还设置有过充过放保护电路,过充过放保护电路由过充保护电路和过放保护电路组成。本发明避免了现有技术均衡管理系统结构复杂、连接管线众多而造成的成本高、可靠性差、成本高等缺陷,本发明解决了动力锂离子电池成组均衡的关键技术,本发明用简单的零部件和电路解决了锂离子动力电池串联电池组一致性这一一直无法解决的难题。本发明中实现自动均衡的每个单体锂离子动力电池的成本只增加几元的成本,本发明用在上百个单体锂离子动力电池串联电池组上实现自动均衡的成本只有一千多元,而现有技术用在上百个单体锂离子动力电池串联电池组上的均衡管理系统成本却要上万元,可见本发明成本大大降低,且本发明的结构使得管线大大减少,性价比高,结构十分简单,不易出现故障,稳定可靠性好。本发明使成组电池各单体电池的容量和荷电状态都一致,电池组始终工作在理想状态,实现了真正的自动均衡,电池组充放循环寿命达到各单体电池充放循环寿命的平均值,使用寿命长,充放电效率高。现有锂离子动力电池(LiFePO4)单体电池的充放循环寿命≥2000次,而其锂离子动力电池串联电池组的充放循环寿命≤1200次,可以看出串联成组后电池的充放循环只能达到单体电池的60%,在采用本发明的技术方案后,锂离子动力电池串联电池组的充放循环寿命完全达到了单体电池充放循环寿命的平均值,锂离子动力电池串联电池组的充放循环寿命≥1800次。本发明使成组电池各单体电池的容量和荷电状态都一致,电池组始终工作在理想状态,结构简单,使用寿命长,充放电效率高,成本低,稳定可靠。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图;
图2为本发明实施例一的电路图;
图3为本发明实施例一中件1单体锂离子动力电池的主视结构示意图;
图4为图3的俯视图;
图5为本发明实施例二的结构示意图。
附图中:图2中电阻值后面未标注单位的,其单位均为Ω。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1至图4所示,一种充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,由若干个单体锂离子动力电池1串联在一起,每个单体锂离子动力电池1上设置有基准电路6、稳压电路7和温度开关8,还包括有单体锂离子均衡电池2和芯片9,每个单体锂离子动力电池1的正极B+与单体锂离子均衡电池2的正极B+相连接,在每个单体锂离子动力电池1与单体锂离子均衡电池2之间设置有充电控制电路3,在每个单体锂离子动力电池1与单体锂离子均衡电池2之间还设置有放电控制电路4,每个单体锂离子动力电池1上还并联设置有过充过放保护电路5,过充过放保护电路5由过充保护电路5-1和过放保护电路5-2组成,基准电路6、稳压电路7、充电控制电路3、放电控制电路4和过充过放保护电路5均设置在电池保护板12上。其中:
a)充电控制电路3由充电控制部分3-1和充电采样部分3-2组成,充电控制部分3-1设置在单体锂离子动力电池1负极S-和单体锂离子均衡电池2负极B-之间,且通过芯片9的脚8与芯片9输出端OUT3(即充电控制输出端)相连接;充电采样部分3-2设置在单体锂离子动力电池1正极B+和单体锂离子动力电池1负极S-之间,且通过芯片9的脚10与芯片9输入端IN3+(即充电采样输入端)相连接;
b)放电控制电路4由放电控制部分4-1和放电采样部分4-2组成,放电控制部分4-1设置在单体锂离子动力电池1负极S-和单体锂离子均衡电池2负极B-之间,且通过芯片9的脚7与芯片9输出端OUT2(即放电控制输出端)相连接;放电采样部分4-2设置在单体锂离子动力电池1正极B+和单体锂离子动力电池1负极S-之间,且通过芯片9的脚6与芯片9输入端IN2-(即放电采样输入端)相连接;
c)过充保护电路5-1由过充控制部分5-1-1和过充采样部分5-1-2组成,过充控制部分5-1-1通过芯片9的脚14与芯片9输出端OUT4(即过充控制输出端)相连接,过充采样部分5-1-2设置在单体锂离子动力电池1正极B+和单体锂离子动力电池1负极S-之间,且通过芯片9的脚12与芯片9输入端IN4+(即过充采样输入端)相连接;
d)过放保护电路5-2由过放控制部分5-2-1和过放采样部分5-2-2组成,过放控制部分5-2-1通过芯片9的脚1与芯片9输出端OUT1(即过放控制输出端)相连接,过放采样部分5-2-2设置在单体锂离子动力电池1正极B+和单体锂离子动力电池1负极S-之间,且通过芯片9的脚2与芯片9输入端IN1-(即过放采样输入端)相连接;
e)基准电路6的VCC端通过芯片9的脚4与芯片9的VCC端相连接,基准电路6的VCC端是电路的供电电压端。芯片9的GND端通过脚11与单体锂离子动力电池1负极S-相连接,从而通过芯片VCC端和GND端为芯片9提供工作电压。基准电路6的VREF端是电路的基准电压端,为与芯片9相连接的过充保护电路5-1、过放保护电路5-2、充电控制电路3和放电控制电路4四路提供参考电压。基准电路6的VREF端与芯片9的四个VREF端相连接,即与芯片9相连的四个VREF端中,第一个VREF端通过脚9与芯片9的IN3-端相连接,第一个VREF端与芯片9的IN3-端之间串联有电阻R20;第二个VREF端通过脚5与芯片9的IN2+端相连接,第二个VREF端与芯片9的IN2+端之间串联有电阻R12;第三个VREF端通过脚13与芯片9的IN4-端相连接,第三个VREF端与芯片9的IN4-端之间串联有电阻R21;第四个VREF端通过脚3与芯片9的IN1+端相连接,第四个VREF端与芯片9的IN1+端之间串联有电阻R11。
f)稳压电路7的VCC端通过芯片9的脚4与芯片9的VCC端相连接,稳压电路7正极B+与单体锂离子动力电池1正极B+相连接,稳压电路7负极S-与单体锂离子动力电池1负极S-相连接。
本实施例中所述芯片9的型号为MCP6544。
本实施例中所述的充电控制电路3中的充电控制部分3-1包括有电阻R23、电阻R14、电阻R8、电阻R1和功率管Q1,充电采样部分3-2包括有电阻R19、电阻R17和电容C5。功率管Q1为大功率MOS管。充电采样部分3-2起采样作用,而充电控制部分3-1起充电控制作用。
本实施例中所述的放电控制电路4中的放电控制部分4-1包括有电阻R13、二极管D1、电阻R18和功率管Q2,放电采样部分4-2包括有电阻R7、电阻R16和电容C6。功率管Q2为大功率MOS管。放电采样部分4-2起采样作用,而放电控制部分4-1起充电控制作用。
本实施例中所述的过充保护电路5-1中的过充控制部分5-1-1包括有电阻R2、功率管10和电阻R22,过充采样部分5-1-2包括有电阻R6、电阻R27和电容C3。功率管10为小功率功率管。过充采样部分5-2起采样作用,而过充控制部分5-1-1起过充控制作用。
本实施例中所述的过放保护电路5-2中的过放控制部分5-2-1包括有电阻R3、电阻R4、电阻R9和光耦继电器11,过放采样部分5-2-2包括有电阻R5、电阻R10和电容C1。光耦继电器11型号为CP817。过放采样部分5-2-2起采样作用,而过放控制部分5-2-1起过放控制作用。本实施例中光耦继电器11设置有两个,是为了光耦继电器11相连接的两个过放输出点A和B接线时方便,使输出点A和B接线时不必考虑方向性,不管是否接反,仍能保持一个光耦继电器11正常工作。
实施例二
如图5所示,本实施例为本发明的另外一种技术方案,本实施例与实施例一基本相同,不同的是每个单体锂离子动力电池1的负极S-与单体锂离子均衡电池2的负极S-相连接,充电控制部分3-1设置在单体锂离子动力电池1正极B+和单体锂离子均衡电池2正极S+之间,放电控制部分4-1设置在单体锂离子动力电池1正极B+和单体锂离子均衡电池2正极S+之间,芯片9的GND端与单体锂离子动力电池1正极B+相连接,芯片9、功率管Q1、功率管Q1和功率管10的型号做相应的调整即可。由于本实施例中每个单体锂离子动力电池1的负极S-与单体锂离子均衡电池2的负极S-相连接,本实施例与实施例一相比,功能效果都非常好,但本实施例的成本高于实施例一,因而实施例一比实施例二更佳。
本发明设定的安全温度为55℃,≥55℃温度开关8断开。本发明设定的过放保护电压为2.5V,当本发明电压≤2.5V时输出低压过放信号;本发明设定的过充保护电压为3.8V,当本发明电压≥3.8V时启动过充保护泄放电流;当本发明电压≥3.75V时,启动单体锂离子均衡电池2充电通道,而当本发明电压≤3.65V时,关断单体锂离子均衡电池2充电通道;当本发明电压≤3.0V时,启动单体锂离子均衡电池2放电通道。本发明设定的参考电压在2V~5V,当需要改变参考电压时,只需通过改变采样电路中的R17、R16、R27和R10阻值就可达到所需要的参考电压值。
现以单体锂离子动力电池100Ah(LiFePO4)为例说明本发明的工作原理。由于制作工艺与材料批次的不稳定性,单体电池的成品误差率为2%~5%,现在按误差率设定在±2%计算,也就是说成组电池各单体间容量为98Ah~102Ah。设计100Ah电池时设计为总容量104Ah,单体锂离子动力电池1设计为100Ah,单体锂离子均衡电池2设计为4Ah,每个单体锂离子动力电池1的正极与单体锂离子均衡电池2的正极相连接,当然也可以每个单体锂离子动力电池1的负极与单体锂离子均衡电池2的负极相连接。充电控制电路3和放电控制电路4分别控制充电状态和放电状态,过充保护电路5-1和过放保护电路5-2分别控制过充和过放状态。充电时,当某一个单体电池容量最小电池或内阻较高电池首先出现单体锂离子动力电池1电压较高,电压达到3.75V时,充电电流分流回路通过功率管Q1向单体锂离子均衡电池2充电,这时单体锂离子动力电池1端电压会慢慢下降到3.65V,3.65V为电池标准充电电压,当采样电路采样达到3.65V时,控制功率管Q1关断,单体锂离子均衡电池2充电中断,这时充入单体锂离子均衡电池2的能量为第一均衡循环充电主动修正的容量,以后可能出现多次这样的小循环,最终当所有串联电池的电压都保持在3.65V时,充电器充电回路关断,充电结束,这时各单体电池中单体锂离子均衡电池2充入的能量即为各单体电池的容量误差率。放电时,放电控制回路采样到单体锂离子动力电池1端电压在3.0V时,控制放电回路功率管Q2导通,将单体锂离子均衡电池2中的能量与单体锂离子动力电池1并联放电,将单体电池容量误差中的能量得以补充,达到串联电池各单体电池放电的能量相等。如此循环周而复始,一直保持成组串联电池各单体间无论充电、放电,始终保持均衡在成组串联电池容量的平均值,达到单体电池充放循环寿命,而且使成组串联电池在均衡时无均衡能量损耗,提高了充放电效率。

Claims (7)

1.一种充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,由若干个单体锂离子动力电池(1)串联在一起,每个单体锂离子动力电池(1)上设置有基准电路(6)、稳压电路(7)和温度开关(8),其特征在于:还包括有单体锂离子均衡电池(2)和芯片(9),所述芯片(9)的型号为MCP6544,每个单体锂离子动力电池(1)的正极与单体锂离子均衡电池(2)的正极相连接,在每个单体锂离子动力电池(1)与单体锂离子均衡电池(2)之间设置有充电控制电路(3),在每个单体锂离子动力电池(1)与单体锂离子均衡电池(2)之间还设置有放电控制电路(4),每个单体锂离子动力电池(1)上还设置有过充过放保护电路(5),过充过放保护电路(5)由过充保护电路(5-1)和过放保护电路(5-2)组成,其中:
a)充电控制电路(3)由充电控制部分(3-1)和充电采样部分(3-2)组成,充电控制部分(3-1)设置在单体锂离子动力电池(1)负极和单体锂离子均衡电池(2)负极之间,且与芯片(9)输出端相连接;充电采样部分(3-2)与芯片(9)输入端相连接;
b)放电控制电路(4)由放电控制部分(4-1)和放电采样部分(4-2)组成,放电控制部分(4-1)设置在单体锂离子动力电池(1)负极和单体锂离子均衡电池(2)负极之间,且与芯片(9)输出端相连接;放电采样部分(4-2)与芯片(9)输入端相连接;
c)过充保护电路(5-1)由过充控制部分(5-1-1)和过充采样部分(5-1-2)组成,过充控制部分(5-1-1)与芯片(9)输出端相连接,过充采样部分(5-1-2)与芯片(9)输入端相连接;
d)过放保护电路(5-2)由过放控制部分(5-2-1)和过放采样部分(5-2-2)组成,过放控制部分(5-2-1)与芯片(9)输出端相连接,过放采样部分(5-2-2)与芯片(9)输入端相连接;
e)基准电路(6)的VCC端与芯片(9)的VCC端相连接,芯片(9)的GND端与单体锂离子动力电池(1)负极相连接,基准电路(6)的VREF端与芯片(9)的VREF端相连接;
f)稳压电路(7)的VCC端与芯片(9)的VCC端相连接,稳压电路(7)正极与单体锂离子动力电池(1)正极相连接,稳压电路(7)负极与单体锂离子动力电池(1)负极相连接。
2.一种充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,由若干个单体锂离子动力电池(1)串联在一起,每个单体锂离子动力电池(1)上设置有基准电路(6)、稳压电路(7)和温度开关(8),其特征在于:还包括有单体锂离子均衡电池(2)和芯片(9),所述芯片(9)的型号为MCP6544,每个单体锂离子动力电池(1)的负极与单体锂离子均衡电池(2)的负极相连接,在每个单体锂离子动力电池(1)与单体锂离子均衡电池(2)之间设置有充电控制电路(3),在每个单体锂离子动力电池(1)与单体锂离子均衡电池(2)之间还设置有放电控制电路(4),每个单体锂离子动力电池(1)上还设置有过充过放保护电路(5),过充过放保护电路(5)由过充保护电路(5-1)和过放保护电路(5-2)组成,其中:
a)充电控制电路(3)由充电控制部分(3-1)和充电采样部分(3-2)组成,充电控制部分(3-1)设置在单体锂离子动力电池(1)正极和单体锂离子均衡电池(2)正极之间,且与芯片(9)输出端相连接;充电采样部分(3-2)与芯片(9)输入端相连接;
b)放电控制电路(4)由放电控制部分(4-1)和放电采样部分(4-2)组成,放电控制部分(4-1)设置在单体锂离子动力电池(1)正极和单体锂离子均衡电池(2)正极之间,且与芯片(9)输出端相连接;放电采样部分(4-2)与芯片(9)输入端相连接;
c)过充保护电路(5-1)由过充控制部分(5-1-1)和过充采样部分(5-1-2)组成,过充控制部分(5-1-1)与芯片(9)输出端相连接,过充采样部分(5-1-2)与芯片(9)输入端相连接;
d)过放保护电路(5-2)由过放控制部分(5-2-1)和过放采样部分(5-2-2)组成,过放控制部分(5-2-1)与芯片(9)输出端相连接,过放采样部分(5-2-2)与芯片(9)输入端相连接;
e)基准电路(6)的VCC端与芯片(9)的VCC端相连接,芯片(9)的GND端与单体锂离子动力电池(1)正极相连接,基准电路(6)的VREF端与芯片(9)的VREF端相连接;
f)稳压电路(7)的VCC端与芯片(9)的VCC端相连接,稳压电路(7)正极与单体锂离子动力电池(1)正极相连接,稳压电路(7)负极与单体锂离子动力电池(1)负极相连接。
3. 根据权利要求1或2所述的充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,其特征在于:所述的充电控制电路(3)中的充电控制部分(3-1)包括有电阻R23、电阻R14、电阻R8、电阻R1和功率管Q1,充电采样部分(3-2)包括有电阻R19、电阻R17和电容C5。
4. 根据权利要求1或2所述的充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,其特征在于:所述的放电控制电路(4)中的放电控制部分(4-1)包括有电阻R13、二极管D1、电阻R18和功率管Q2,放电采样部分(4-2)包括有电阻R7、电阻R16和电容C6。
5. 根据权利要求1或2所述的充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,其特征在于:所述的过充保护电路(5-1)中的过充控制部分(5-1-1)包括有电阻R2、功率管(10)和电阻R22,过充采样部分(5-1-2)包括有电阻R6、电阻R27和电容C3。
6. 根据权利要求1或2所述的充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,其特征在于:所述的过放保护电路(5-2)中的过放控制部分(5-2-1)包括有电阻R3、电阻R4、电阻R9和光耦继电器(11),过放采样部分(5-2-2)包括有电阻R5、电阻R10和电容C1。
7. 根据权利要求6所述的充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组,其特征在于:所述光耦继电器(11)型号为PC817。
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