CN105576751A - 一种主被动复合均衡的电池充电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种主被动复合均衡的电池充电电路，其特征在于：含有一个控制器、N个隔离型受控电压源、N个电池组模块、N个电池电压检测及放电电路。系统的输入电源经过主动均衡电路为串联锂电池组提供充电电压，被动均衡电路采集串联锂电池组单体电池电压,并把信号传输给控制器，控制器通过解算当前电池的Soc来控制调节单电池及电池组间电荷平衡。该系统不仅具有被式均衡充电易控制、结构简单的特点，而且又具有主动控制均衡效率高特性，可以很好地实现对多组电池组充放电电池电荷的均衡。

Description

一种主被动复合均衡的电池充电电路
技术领域
本专利属于电池充放电管理领域，涉及一种主被动复合均衡的电池充电电路，尤其是一种针对串联锂电池充放电均衡及充放电管理的电路。
背景技术
目前锂电池的应用越来越广泛，因此锂电池的充放电技术越来越受到大家的关注。锂电池由于其出厂时生产工艺的差异，在存储电荷的时候会表现为不同的接受能力。为了避免锂电池串联充电过程出现的“短板效应”，锂电池充电过程的均衡技术显得至关重要。目前现有的均衡技术分为两种：一种是被动均衡，既能耗型均衡，特点均衡过程发热严重、效率低。另外一种是主动均衡，即非能耗型，特点效率高，但电路结构复杂，可靠性较差。为了解决这种效率与结构不能兼顾的问题，本发明提出了一种主被动复合均衡的电池充电电路，该一种主被动复合均衡的电池充电电路不仅发热小、效率高，而且具有结构简单、可靠性高的特点。
发明内容
为了解决上述串联锂电池组充电结构和效率的问题，本发明提供了一种主被动复合均衡的电池充电电路，该电路可以有效地解决串联锂电池组充电电路效率和结构不能兼顾的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种主被动复合均衡的电池充电电路，其特征在于，包括一个控制器、N个隔离型受控电压源、N个电池组模块及N个电池电压检测及放电电路四个部分，其中：
主动均衡电路是由隔离DC-DC模块、三极管Q3-1、电阻R3-1及电阻R3-2构成，隔离型DC-DC模块的Vin+和Vin-分别与供电输入端的正负输入端连接，电阻R3-1的两端分别与隔离型DC-DC模块的Vo-和TRM口连接，从而实现使隔离型DC-DC模块低电压输出，电阻R3-2的一端与隔离型DC-DC模块的Vo+及电池组模块的正输入端连接，另一端与三极管Q3-1的集电极连接，三极管Q3-1的基极与控制器产生的控制信号1连接，三极管Q3-1的发射极和隔离型DC-DC模块的TRM连接，由控制信号1控制三极管Q3-1来控制隔离型DC-DC模块输出电压的变化。
所述的电池组模块是由M节电池首尾串联连接构成的，电池组模块间也是串联连接的，电池组模块的正端与隔离型受控电压源的正输出端连接，电池组模块的负端与隔离型受控电压源的负输出端连接，电池组模块的单电池正负端与电池电压检测及放电电路的被动均衡电路的Cellm端连接。
所述的电池电压检测及放电电路是由M个被动均衡子电路、一个LTC6804构成，被动均衡电路是由开关管Qm、能耗电阻Rm、栅极电阻R-m构成，电阻Rm一端与开关管Qm的源极连接，另一端分别与电池组的Cellm-1及LTC6804的Cm-1连接，栅极电阻R-m一端与开关管Qm的门极连接，另一端与LTC6804的Sm连接，LTC6804通过控制Sm端口的电平信号来使能均衡电路，开关管Qm的漏极与电池组模块的Cellm及LTC6804的Cm连接，LTC6804通过Cm端口来采集电池组单体电池的电压信号，并将采集的m个电压信号传输给控制器，控制器通过解算电池的Soc及健康状态来控制使能均衡电路。
所述的控制系统是由主控制芯片构成的控制电路如DSP、飞思卡尔控制芯片。
本发明有益效果
本发明的一种主被动复合均衡的电池充电电路通过实时的检测和采集串联锂电池组的充电电流、锂电池电压及锂电池温度等信息，实现对充电锂电池组的电荷量及电池健康状态实时监控，系统不仅可以实现对串联锂电池组快速均衡、高效率充电的效果，而且具有结构简单，易于实现、可靠性强的特点，有效的延长锂电池的使用寿命。
附图说明
附图1为本发明实施例1中的一种主被动复合均衡的电池充电电路结构示意框图；
附图2为本发明实施例1中一种主被动复合均衡的电池充电电路的隔离型受控电压源；
附图3为本发明实施例1中一种主被动复合均衡的电池充电电路的电池电压检测及放电电路。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步说明。
参考图1-3，本发明的一种主被动复合均衡的电池充电电路包括供1个控制器、N个隔离型受控电压源、N个电池组模块、N个电池电压检测及放电电路，其中电池组包含的单电池数1≤M≤12。
N个隔离型受控电压源是由隔离型DC-DC模块、三极管Q3-1、电阻R3-1及电阻R3-2构成，隔离型DC-DC模块的Vin+和Vin-与供电输入端的正负端连接，电阻R3-1的两端分别与隔离型DC-DC模块的Vo-和TRM口连接，从而实现使电源模块低电压输出，电阻R3-2的一端与电源模块的Vo+，另一端与三极管Q3-1的集电极连接，三极管Q3-1的基极与主控制器产生的控制信号1连接，三极管Q3-1的发射极和电源模块的TRM连接，由控制信号1控制三极管Q3-1控制电源模块输出电压变化。
所述的电池组模块是由M节电池首尾串联连接构成的，电池组模块间也是串联连接的，电池组模块的正端与隔离型受控电压源的正输出端连接，电池组模块的负输端与隔离型受控电压源的负输出端连接，电池组模块的单电池正负端与电池电压检测及放电电路的被动均衡电路的Cellm端连接。
所述的电池电压检测及放电电路是由M个被动均衡电路、一个LTC6804构成，被动均衡电路是由开关管Qm、能耗电阻Rm、栅极电阻R-m构成，被动均衡电路电阻Rm一端与开关管Qm的源极连接，另一端分别与电池组的Cellm-1及LTC6804的Cm-1连接，栅极电阻R-m一端与开关管Qm的门极连接，另一端与LTC6804的Sm连接，LTC6804通过控制Sm端口的电平信号来使能均衡电路，开关管Qm的漏极与电池组的Cellm及LTC6804的Cm连接，LTC6804通过Cm端口来采集电池组单体电池的电压信号，并将采集的m个电压信号传输给控制器，主控制器通过解算电池的Soc及健康状态来控制使能均衡电路。
所述的控制系统是由主控制芯片构成的控制电路如DSP、飞思卡尔控制芯片。
所述的数据传输是采用隔离的isoSPI来实现。
所述的电池组监视器采用的是Linear公司生产的LTC6804-2。

Claims (2)

1.一种主被动复合均衡的电池充电电路，其特征在于：含有一个控制器、N个隔离型受控电压源、N个电池组模块及N个电压检测及放电电路；
所述的N个隔离型受控电压源的输入端Vin+和Vin-并联连接供电输入U的正极和负极，N个隔离型受控电压源的正负输出端分别N个电池组模块的正负输入端连接，N个隔离型受控电压源的调压控制端连接于控制器的调压控制端，N个电池组模块的单电池正极依次与N个电压检测及放电电路的Cellm端连接，N个电压检测及放电电路的读电池电压信号及放电使能端口连接控制器的电池电压读取及放电控制端口；
所述的N个电压检测及放电电路是由M个被动均衡电路及LTC6804构成，被动均衡电路是由开关管Qm、电阻Rm及电阻R-m构成，开关管Qm的漏极与Cellm及LTC6804的C12接口连接，开关管Qm的门极与电阻R-m的一端连接，电阻R-m的另一端与LTC6804的Sm端口连接，开关管Qm的源极与电阻Rm的一端连接，电阻Rm的另一端与Cellm-1及LTC6804的Cm-1端连接，LTC6804的均衡控制驱动端口与控制器的驱动信号输出端口连接，LTC6804的读电池电压信号及放电使能端口与控制器的电池电压读取及放电控制端口连接，其中Cellm与电池组模块的单电池正端连接，Cellm-1与电池负端连接，其中1≤M≤12。
2.根据权利要求1中所述的一种主被动复合均衡的电池充电电路，其特征在于：主动均衡电路是由隔离型DC-DC模块、三极管Q3-1、电阻R3-1及电阻R3-2构成；
所述的隔离型DC-DC模块的Vin+和Vin-分别与供电输入端U的正负端口连接，所述的三极管Q3-1的基极与控制器的控制信号1端口连接，三极管Q3-1的集电极极与电阻R3-2连接，电阻R3-2的另一端与隔离型DC-DC模块的正输出端及电池组模块正端连接，三极管Q3-1的发射极与隔离型DC-DC模块的TRM口连接，电阻R3-1一端与隔离型DC-DC模块的负极及电池组模块的负端连接,另一端与电源模块的TRM口连接。
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