CN106374149A - 一种多节锂电池电芯压差平衡系统 - Google Patents

一种多节锂电池电芯压差平衡系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多节锂电池电芯压差平衡系统；包括外部控制的MCU、若干组相互串接的电芯及每组所述电芯上的电容；第N组所述电芯正极连接到第一MOS管漏极；所述第一MOS管源极通过第一能量转移装置连接到第N组电芯负极；第N+1组电芯正极通过第一能量转移装置连接到第二MOS管源极；第二MOS管漏极连接到第N+1组电芯负极；第N+2组电芯正极连接第三MOS管漏极；所述第三MOS管源极通过第二能量转移装置连接到第N+2组电芯负极,本发明的多节锂电池电芯压差平衡系统，电池组单体串联回路充电压差<10mv,放电容量较改善前高5%-8%；电池组保护板充电温升比现有技术降低5~10℃，电池热安全性明显提高。

Description

一种多节锂电池电芯压差平衡系统
技术领域
本发明涉及一种电池组件，特别涉及一种多节锂电池电芯压差平衡系统，属于锂电池技术领域。
背景技术
圆柱锂离子电池分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料；三种材料体系电池各有不同的优势，电池广泛应用于笔记本电脑、数码相机、照明灯具、玩具产品、电动工具和便携式移能源等领域；现有技术中的锂电池模组因其电压与容量的要求，模组内部结构众多采用电芯串并联方式来实现模组性能要求；当电芯串并联后，因电芯制程工艺导致一致性差异，在电池组充放电时会存在电芯压差及容量差问题，严重影响电池组的性能发挥，为了弥补电芯性能不一致导致电池组性能缺陷，目前众多锂电厂家对电池组充电电芯性能不一致，采用耗能方式来实现电芯充电一致性，通用的平衡电路，如附图1中所示，当电芯BT1电压较高时，外部控制将MOS打开，电池通过电流I 的回路进行对电芯放电，平衡的电流大小由串联回路的电阻R2决定；电芯BT1放电时，此电池能量被回路中的电阻R2和MOS等元件消耗；此种技术缺点是：电芯的能量被回路消耗，没有被有效地利用，产生浪费现象；另外耗能产生大量的热使电池组局部温度上升，有可能带来安全风险。
发明内容
（一）要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提出了一种多节锂电池电芯压差平衡系统，电池组中两相邻的电芯电压之间进行比较，通过较高的电芯对较低电压的电芯充电，即把能量从高的电芯传到较低的电芯上，使两两相邻的电池之间达到相互平衡，整个电池的能量被有效利用。
（二）技术方案
本发明的多节锂电池电芯压差平衡系统，包括外部控制的MCU、若干组相互串接的电芯；及并接与每组所述电芯上的电容；第N组所述电芯正极连接到第一MOS管漏极；所述第一MOS管源极通过第一能量转移装置连接到第N组所述电芯负极；第N+1组所述电芯正极连接到通过第一能量转移装置连接到第二MOS管源极；所述第二MOS管漏极连接到第N+1组所述电芯负极；第N+2组所述电芯正极连接第三MOS管漏极；所述第三MOS管源极通过第二能量转移装置连接到第N+2组所述电芯负极；所述第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管栅极和漏极分别连接到MCU不同I/O口；所述第一MOS管和第二MOS管的栅极和源极均连接有一电阻；所述第三MOS管栅极和漏极之间连接有一电阻。
所述第一能量转移装置和第二能量转移装置均由两电感并联构成。
有益效果
与现有技术相比，本发明的多节锂电池电芯压差平衡系统，电池组中两相邻的电芯电压之间进行比较，通过较高的电芯对较低电压的电芯充电，即把能量从高的电芯传到较低的电芯上，使两两相邻的电池之间达到相互平衡，整个电池的能量被有效利用；传递期间，无热量产生；电池组单体串联回路充电压差<10mv,放电容量较改善前高5%-8%；电池组保护板充电温升比现有技术降低5~10℃，电池热安全性明显提高。
附图说明
图1是本发明的现有电路原理图；
图2是本发明的电芯及外围电路原理图；
图3是本发明的整体电路原理图。
具体实施方式
实施例1：
如图2和图3所示的多节锂电池电芯压差平衡系统，包括外部控制的MCU U1、若干组相互串接的电芯BT1、BT2和BT3；及并接与每组所述电芯上的电容C3、C4和C5；第N组所述电芯BT1正极连接到第一MOS管Q1漏极；所述第一MOS管Q1源极通过第一能量转移装置连接到第N组所述电芯BT1负极；第N+1组所述电芯BT2正极连接到通过第一能量转移装置连接到第二MOS管Q2源极；所述第二MOS管Q2漏极连接到第N+1组所述电芯BT2负极；第N+2组所述电芯BT3正极连接第三MOS管 Q3漏极；所述第三MOS管源Q3极通过第二能量转移装置连接到第N+2组所述电芯BT3负极；所述第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3栅极和漏极分别连接到MCU不同I/O口；所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅极和源极均连接有一电阻R2；所述第三MOS管Q3栅极和漏极之间连接有一电阻R2。
所述第一能量转移装置和第二能量转移装置均由两电感并联L1、L2、L3、L4构成。
如下图示，假设当测到电芯BT1的电压比电芯BT2的偏高，第一MOS管Q1被控制打开，第二MOS管Q2被截止，电芯BT1通过第一MOS管Q1对回路中的第一能量转移装置L1、L2和第二能量转移装置L3、L4进行充电；当充电完毕后，第一MOS管Q1被关闭，第二MOS管Q2被打开，此时第一能量转移装置和第二能量转移装置上储存的能量通过第二MOS管Q2对电芯BT2充电，使电芯BT1能量传递到电芯BT2较低的电芯上，优点是电池能量有效被利用上。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (2)

1.一种多节锂电池电芯压差平衡系统，其特征在于：包括外部控制的MCU、若干组相互串接的电芯；及并接与每组所述电芯上的电容；第N组所述电芯正极连接到第一MOS管漏极；所述第一MOS管源极通过第一能量转移装置连接到第N组所述电芯负极；第N+1组所述电芯正极连接到通过第一能量转移装置连接到第二MOS管源极；所述第二MOS管漏极连接到第N+1组所述电芯负极；第N+2组所述电芯正极连接第三MOS管漏极；所述第三MOS管源极通过第二能量转移装置连接到第N+2组所述电芯负极；所述第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管栅极和漏极分别连接到MCU不同I/O口；所述第一MOS管和第二MOS管的栅极和源极均连接有一电阻；所述第三MOS管栅极和漏极之间连接有一电阻。
2.根据权利要求1所示的多节锂电池电芯压差平衡系统，其特征在于：所述第一能量转移装置和第二能量转移装置均由两电感并联构成。
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