CN108512280A - 一种串联电池组均衡充电控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串联电池组均衡充电控制电路及控制方法；其中，串联电池组均衡充电控制电路包括电池组、电压检测模块、电池过压保护模块、充电开关驱动模块、电压均衡模块和控制模块；电压检测模块、电压过压保护模块、充电开关驱动模块以及电压均衡模块分别与控制模块相连接。本发明提供的串联电池组均衡充电控制电路，通过电压检测模块实时检测各电池单体各自的电压，通过电池过压保护模块判断是否有电池单体的电压值过高，并设置电压均衡模块对电压值过高的电池单体实施放电，以维持各电池单体在充电过程中的电压值相对均衡，确保电池组在充电完成时，不会出现某些电池单体过量充电或者充电不足的现象，实现电池组的均衡充电。

Description

一种串联电池组均衡充电控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种串联电池组均衡充电控制电路及控制方法。

背景技术

在电池应用系统中，为了给设备提供足够的电压，通常将多个电池单体串联成一个电池组使用，由于电池组中各单体电池本身性能上的差异，常常导致在电池组充电过程中出现有些单体电池的充电电压比其它电池电压升得更快的现象。一般的充电器直到电池组的整体总充电电压达到充电器的预设充电总电压值时才会自动停止充电，因此充电最快的单体电池将被过充到一个高于电压阀值的电压，而充电慢的电池单体的电压将低于电压阀值。电池长时间被过量充电，会对电池造成损坏，甚至导致电池内部发热至高温引发爆炸事故。

且各个电池的电压处于失去均衡的状态，电压有的高有的低。这种电池电压失去均衡之后的放电对电池的伤害也是比较严重的，如果就这么投入放电使用的话将降低电池组的放电性能，缩短电池组的使用寿命。因此需要一种电压均衡管理办法确保电池组中每个电池单体都能顺利充满电，且每一个电池单体电压最终被均衡控制在一个预设的合理范围之内。

发明内容

为解决上述现有技术中提到的不足，本发明提供一种串联电池组均衡充电控制电路及控制方法，以确保电池组中每个电池单体都能顺利充满电，且每一个电池单体电压最终被均衡控制在一个预设的合理范围之内。

其中，本发明提供的一种串联电池组均衡充电控制电路包括电池组、电压检测模块、电池过压保护模块、充电开关驱动模块、电压均衡模块和控制模块；所述电压检测模块、所述电压过压保护模块、所述充电开关驱动模块以及所述电压均衡模块分别与所述控制模块相连接；

所述电池组包括多个串联设置的电池单体；

所述电压检测模块用于对每个所述电池单体的电压进行检测，并将检测到的各所述电池单体的电压发送到所述控制模块；

所述电池过压保护模块包括与所述电池单体数量相同的电压比较器；所述电池过压保护模块用于比较各所述电池单体的电压是否大于预设电压阀值，并将比较结果发送给所述控制模块和所述充电开关驱动模块；

所述控制模块用于接收来自所述电压检测模块检测到的各所述电池单体的电压，以及来自所述电池过压保护电路发送的电压比较信息，并根据接收到的电压和电压比较信息向所述充电开关驱动模块和电压均衡模块发送控制信息；

所述充电开关驱动模块用于根据所述电池过压保护模块和所述控制模块发出的信息控制电池充电开关打开或者断开；

所述电压均衡模块用于根据控制模块发送的控制信息启动或者停止对各所述电池单体实施放电。

进一步地，所述电压检测模块包括电压差分电路、模拟开关电路和电压采集电路；所述电压差分电路的输入端与所述电池组相连接，所述电压差分电路的输出端与所述模拟开关电路的输入端相连接；所述模拟开关电路的另一输入端与所述控制模块相连接；所述模拟开关电路的输出端与所述电压采集电路相连接。

进一步地，所述电压差分电路包括若干运算放大器；所述运算放大器的数量比所述电池组中电池单体的数量少一个，第1个至第N个所述运算放大器的反相输入端分别与第1个至第N个所述电池单体的正极相连接；第1个至第N个所述运算放大器的正相输入端分别与第2个至第N+1个所述电池单体的正极相连接；其中，N为所述运算放大器的个数，第1个至第N+1个电池单体在所述电池组中的电位依次升高。

进一步地，所述模拟开关电路包括数据选择器；所述数据选择器的地址输入端与所述控制模块相连接；所述数据选择器的输出端与所述电压采集电路相连接；所述数据选择器的数据输入端分别与不同的所述运算放大器的输出端相连接。

进一步地，所述电压采集电路包括一电压跟随器；所述电压跟随器的输入端与所述数据选择器的输出端相连接；所述电压跟随器的输出端通过一A/D转换器与所述控制模块相连接。

进一步地，所述充电开关驱动模块包括场效应管Q1、场效应管Q2、三极管Q3和三极管Q4；所述三极管Q4的基极分别与所述控制模块以及所述电池过压保护模块相连接；所述三极管Q4的发射极连接至地线；所述三极管Q4的集电极与所述三极管Q3的基极相连接；所述三极管Q3的基极还通过电阻R40连接至所述三极管Q3的发射极，所述三极管Q3的发射极通过电阻连接至所述电池组的输出端；所述三极管Q3的集电极通过二极管D5分别与所述场效应管Q1的栅极和所述场效应管Q2的栅极；所述场效应管Q1和所述场效应管Q2均串联连接在所述电池组的充电回路上。

进一步地，每个所述电池单体分别连接有一个所述电压均衡模块；每个所述电压均衡模块包括一场效应管、一场效应管驱动电路和一放电电阻，所述场效应管的漏极通过放电电阻连接至相应电池单体的正极，所述场效应管的源极连接至相应电池单体的负极；；所述场效应管的栅极通过所述场效应管驱动电路与所述控制模块相连接；所述控制模块通过所述场效应管驱动电路控制所述场效应管导通或者截止。

进一步地，所述放电模块还包括光电耦合器；所述光电耦合器的输入侧与所述放电电阻并联连接；所述光电耦合器的输出侧的一端连接至地线，所述光电耦合器的输出侧的另一端与所述控制模块相连接，所述光电耦合器的输出侧的另一端还通过一电阻连接至第一直流电源。

本发明还提供一种串联电池组均衡充电控制方法，应用于如上任一项所述的串联电池组均衡充电控制电路；包括如下步骤：

S10：对电池组进行充电，同时通过电压检测模块检测电池组中各电池单体的电压值，并将检测到的各电池单体的电压值发送给控制模块和电池过压保护模块；

S20：通过控制模块判断S10中各电池单体的电压值与第一电压阀值的关系：若各电池单体的电压值均大于第一电压阀值，执行步骤S50；否则，执行步骤S30；

S30：通过电池过压保护模块判断S10中各电池单体的电压值与第二电压阀值的关系；若其中有任一电池单体的电压值高于第二电压阀值，执行步骤S40，否则，执行步骤S10；

S40：通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，同时通过电压均衡模块对S20中电压值高于第二电压阀值的电池单体进行放电，直至该电池单体的电压值低于其余电池单体中的最低电压值时停止放电；执行步骤S10；

S50：通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，同时依次通过电压均衡模块对各电池单体进行放电，直至所有的电池单体的电压值均等于第三电压阀值时停止放电；

其中所述第一电压阀值小于所述第二电压阀值；所述第三电压阀值小于等于所述第一电压阀值。

本发明提供的串联电池组均衡充电控制电路，通过电压检测模块实时检测各电池单体各自的电压，通过电池过压保护模块判断是否有电池单体的电压值过高，并设置电压均衡模块对电压值过高的电池单体实施放电，以维持各电池单体在充电过程中的电压值相对均衡，确保电池组在充电完成时，不会出现某些电池单体过量充电或者充电不足的现象，实现电池组的均衡充电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的串联电池组均衡充电控制电路的原理框图；

图2为图1中充电开关驱动模块的电路原理图；

图3为图1中电压检测模块的电路原理图；

图4为图1中电池过压保护模块的电路原理图；

图5为图1中电压均衡模块的电路原理图；

图6为图5中部分电路原理图。

附图标记：

10电池组 20电压检测模块 21电压差分电路

22模拟开关电路 23电压采集电路 30电池过压保护模块

40充电开关驱动模块 50电压均衡模块 51场效应管驱动电路

60控制模块

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用于区分不同的组成部分。“一端”、“另一端”等类似词语，仅是指示装置或元件的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。“包括”或者“包含”等类似词语意指出在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

如图1所示，本发明提供的一种串联电池组均衡充电控制电路，包括电池组10、电压检测模块20、电池过压保护模块30、充电开关驱动模块40、电压均衡模块50和控制模块50；所述电压检测模块20、所述电压过压保护模块、所述充电开关驱动模块40以及所述电压均衡模块50分别与所述控制模块50相连接；

所述电池组10包括多个串联设置的电池单体；

所述电压检测模块20用于对每个所述电池单体的电压进行检测，并将检测到的各所述电池单体的电压发送到所述控制模块50；

所述电池过压保护模块30包括与所述电池单体数量相同的电压比较器；所述电池过压保护模块30用于比较各所述电池单体的电压是否大于预设电压阀值，并将比较结果发送给所述控制模块50和所述充电开关驱动模块40；

所述控制模块50用于接收来自所述电压检测模块20检测到的各所述电池单体的电压，以及来自所述电池过压保护电路发送的电压比较信息，并根据接收到的电压和电压比较信息向所述充电开关驱动模块40和电压均衡模块50发送控制信息；

所述充电开关驱动模块40用于根据所述电池过压保护模块30和所述控制模块50发出的信息控制电池充电开关打开或者断开；

所述电压均衡模块50用于根据控制模块50发送的控制信息启动或者停止对各所述电池单体实施放电。

具体实施时，电池组10由多个串联连接的电池单体组成，本发明实施例中，电池组10由4个串联连接的电池单体组成，分别为Cell1、Cell2、Cell3和Cell4；如图1所示的节点1Cell～4Cell分别与电池单体Cell1～Cell4的正极相连接；其中电池单体Cell1的负极与地线相连接，电池单体Cell1的正极与电池单体Cell2的负极相连接，电池单体Cell2的正极与电池单体Cell3的负极相连接，电池单体Cell3的正极与电池单体Cell4的负极相连接；因此电池单体Cell1的正极的输出电压仅为电池单体Cell1的电压，电池单体Cell2的正极的输出电压为电池单体Cell1与电池单体Cell2串联之后的电压，电池单体Cell3的正极的输出电压为电池单体Cell1、电池单体Cell2和电池单体Cell3串联之后的电压，电池单体Cell4的正极的输出电压为4个电池单体串联之后的电压；电池单体Cell1的负极为电池组10的负极，电池单体Cell4的正极为电池组10的正极，电池单体Cell1～Cell4的电位依次升高；

电压检测模块20包括电压差分电路21、模拟开关电路22和电压采集电路23，用于对每个电池单体各自的输出电压进行检测，并将检测到的各电池单体的电压发送到控制模块50；其中电压差分电路21包括多个运算放大器，运算放大器的数量比电池单体数量少一个。本发明实施例中运算放大器的数量为3个，如图3所示：

运算放大器IC2A的反相输入端通过电阻R4与电池单体Cell4的正极相连接，运算放大器IC2A的同相输入端通过电阻R5与电池单体Cell3的正极相连接；较佳地，运算放大器IC2A的反相输入端通过电阻R3连接至地线，运算放大器IC2A的同相输入端通过电阻R9连接至运算放大器，电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R9的电阻值相同，运算放大器IC2A、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R9构成电池单体Cell4的差分电路，运算放大器IC2A的输出端输出电压为电池单体Cell4正极的输出电压与电池单体Cell3正极的输出电压的差值，即电池单体Cell4独自的电压；

运算放大器IC2B的反相输入端通过电阻R7与电池单体Cell3的正极相连接，运算放大器IC2B的同相输入端通过电阻R8与电池单体Cell2的正极相连接；较佳地，运算放大器IC2B的反相输入端通过电阻R6连接至地线，运算放大器IC2B的同相输入端通过电阻R11连接至运算放大器，电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R11的电阻值相同，运算放大器IC2B、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R11构成电池单体Cell3的差分电路，运算放大器IC2B的输出端输出电压为电池单体Cell3正极的输出电压与电池单体Cell2正极的输出电压的差值，即电池单体Cell3独自的电压；

运算放大器IC2C的反相输入端通过电阻R35与电池单体Cell2的正极相连接，运算放大器IC2C的同相输入端通过电阻R36与电池单体Cell1的正极相连接；较佳地，运算放大器IC2C的反相输入端通过电阻R34连接至地线，运算放大器IC2C的同相输入端通过电阻R41连接至运算放大器，电阻R34、电阻R35、电阻R36和电阻R41的电阻值相同，运算放大器IC2C、电阻R34、电阻R34、电阻R36和电阻R41构成电池单体Cell2的差分电路，运算放大器IC2C的输出端输出电压为电池单体Cell2正极的输出电压与电池单体Cell1正极的输出电压的差值，即电池单体Cell2独自的电压；

由于电池单体Cell1的负极与地线相连接，电池单体Cell1正极的输出电压即为电池单体Cell1独自的电压。

通过电压差分模块检测串联连接的4个电池单体各自的电压后，将检测到的各电池单体的电压发送到模拟开关电路22；模拟开关电路22包括一个数据选择器；本发明实施例中选用的数据选择器为8选1数据选择器；数据选择器的4个数据输入端分别与运算放大器IC2A的输出端、运算放大器IC2B的输出端、运算放大器IC2C的输出端以及单体电池Cell1的正极相连接，即将电池单体Cell1～Cell4各自的电压值作为数据选择器的输入数据；数据选择器的地址输入端与控制模块50相连接，本发明实施例中控制模块50为单片机；如图3所示，数据选择器的3个地址输入端分别与单片机的3个输出端口S0、S1、S2相连接，数据选择器的输出端与电压采集电路23相连接；在控制模块50的三个控制信号S0、S1和S2的控制下，数据选择器能够分时输出各电池单体的电压。

本发明实施例中，电压采集电路23包括一电压跟随器，电压跟随器的正相输入端与数据选择器的输出端相连接，电压跟随器的输出端通过一A/D转换器与控制模块50相连接，若采用的单片机具有内置的A/D转换功能，电压跟随器的输出端直接与控制模块50相连接；电压跟随器起前后电流隔离作用,提高单片机的输入阻抗；由电压跟随器输出的各电池单体的电压模拟量，通过A/D转换器或者控制模块50内置的A/D转换功能转换为数字量，记录在控制模块50中。

如图4所示，本发明实施例提供的串联电池组均衡充电控制电路中还包括电池过压保护模块30，电池过压保护模块30包括与电池单体数量相同的电压比较器，本发明是实施例中，电压比较器设有4个IC8A～IC8D；各电压比较器的反相输入端分别与运算放大器IC2A的输出端、运算放大器IC2B的输出端、运算放大器IC2C的输出端以及单体电池Cell1的正极相连接，即将电池单体Cell1～Cell4各自的电压分别作为各电压比较器的反相输入电压；各电压比较器的正相输入端均输入一基准电压，本发明实施例中的基准电压通过可控精密稳压源IC7获得，通过调整电阻R77和电阻R78的电阻值能够调整基准电压的大小。4个电压比较器的输出端相连接于节点HV-Protect，节点HV-Protect与二极管D9的负极相连接，同时节点HV-Protect还依次通过电阻R82和电阻R83连接至地线，电阻R82和电阻R83的公共端与控制模块50相连接；二极管D9的正极与节点Charge-Close相连接，同时节点Charge-Close还与控制模块50以及充电开关驱动模块40相连接；

当任意一个电池单体独自的电压高于基准电压，那么相对应的电压比较器的输出端将输出有效的低电平，使节点HV-Protect处为低电平，从而把节点Charge_Close的电压拉低到低电平；同时通过电阻R82和电阻R83的分压把电压比较器的结果反馈输入到控制模块50；

具体地，如图2所示，本发明实施例中的充电开关驱动模块40包括场效应管Q1、场效应管Q2、三极管Q3和三极管Q4；三极管Q4的基极分别与所述控制模块50以及电池过压保护模块30相连接；三极管Q4的发射极连接至地线；三极管Q4的集电极与三极管Q3的基极相连接；三极管Q3的基极还通过电阻R40连接至所述三极管Q3的发射极，三极管Q3的发射极通过电阻连接至电池组10的输出端；三极管Q3的集电极通过二极管D5分别与场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极；场效应管Q1和场效应管Q2均串联连接在电池组10的充电回路上。

当任一电池单体的电压高于基准电压，单片机将向节点Charge-Close输出低电平，使得充电开关电路的驱动三极管Q4的基极电位被下拉到低电平而迫使Q4三极管截止，从而进一步迫使三极管Q3也截止，场效应管Q1和场效应管Q2因为失去栅极电压而断开，从而断开电池组10的充电回路，实施了充电开关的关闭动作。同时，当任一电池单体的电压高于基准电压时，电池过压保护模块30中的对应的电压比较器的输出端输出有效的低电平，也会把节点Charge_Close的电压拉低到低电平，从而确保任一电池单体的电压高于基准电压时，电池组10的充电回路处于断开状态。

如图5所示，每个所述电池单体分别连接有一个所述电压均衡模块50；每个所述电压均衡模块50包括一场效应管、一场效应管驱动电路51和一放电电阻，所述场效应管的漏极通过放电电阻连接至相应电池单体的正极，所述场效应管的源极连接至相应电池单体的负极；所述场效应管的栅极通过所述场效应管驱动电路51与所述控制模块50相连接；所述控制模块50通过所述场效应管驱动电路51控制所述场效应管导通或者截止。

本发明实施例中电压均衡模块50设有4个，分别用于电池单体Cell1～Cell4的均衡放电；如图6所示，以用于电池单体Cell4均衡放电的电压均衡模块50为例进行说明，电压均衡模块50包括场效应管Q10，放电电阻RH以及场效应管驱动电路51；场效应管Q10的漏极通过放电电阻RH连接至电池单体Cell的输出端，场效应管Q10的源极连接至地线；场效应管Q10的栅极通过第一场效应管驱动电路51与控制模块50相连接；本发明实施例中的场效应管驱动电路51包括三极管Q15和三极管Q16，三极管Q16的基极与控制模块50相连接，三极管Q16的发射极接地，三极管Q16的集电极连接至三极管Q15的基极，同时三极管Q16的集电极还依次通过电阻R52和电阻R51连接至电池单体Cell4的正极；三极管Q15的发射极连接至电阻R51和电阻R52的公共端；三极管Q15的集电极一路通过电阻R53连接至地线，一路连接至场效应管Q10的栅极；

控制模块50通过向三极管Q16基极发送高电平来导通三极管Q16，进而使三极管Q15导通，使得场效应管Q10的栅极得到高电平，场效应管Q10导通；然后电池单体Cell4的正极将依次通过放电电阻RH和场效应管Q10连接至电池单体Cell4的负极，对电池单体Cell4进行放电。

较佳地，放电模块还包括光电耦合器OP1，如图6所示，光电耦合器OP1的输入侧与放电电阻RH并联连接；光电耦合器OP1的输出侧的一端连接至地线，光电耦合器OP1输出侧的另一端分为两路，一路与控制模块50相连接，另一路通过电阻R72连接至第一直流电源，第一直流电源即图6所示的5V电源；当场效应管Q10导通时，光电耦合器OP1的输入侧有电流通过，光与光电耦合器OP1输出端相连接的控制模块50检测到低电平；当场效应管Q10截止时，光电耦合器OP1的输入侧没有电流通过，与光电耦合器OP1输出端相连接的控制模块50检测到高电平；通过设置光电耦合器能够检测场效应管Q10的状态，当场效应管Q10出现异常时，控制模块50驱动蜂鸣器进行声音提示或者驱动显示屏显示异常代码等方法来提醒用户，防止场效应管Q10损坏造成持续对电池单体Cell4进行放电。

本发明实施例提供的串联电池组均衡充电控制电路的工作原理描述如下：

在对电池组10进行充电时，通过电压检测模块20对每个电池单体各自的电压进行检测，同时将检测到的各电池单体的电压发送到控制模块50和电池过压保护模块30；电池过压保护模块30将电压检测模块20检测出的各个电池单体的电压值与基准电压进行比较，如果有任意一个电池单体的电压值大于基准电压，即有电池单体的电压值过高时，则通过充电开关驱动模块40断开电池组10的充电回路；通过使电压值大于基准电压的电池单体的放电模块开始工作，对电压值大于基准电压的电池单体进行放电，直到该电池单体的电压值低于一个预设数值时停止放电；然后通过充电开关驱动模块40连通电池组10的充电回路，重新对电池组10开始充电，以此实现电池组10的均衡充电。

本发明实施例提供的串联电池组均衡充电控制电路，通过电压检测模块实时检测各电池单体各自的电压，通过电池过压保护模块判断是否有电池单体的电压值过高，并设置电压均衡模块对电压值过高的电池单体实施放电，以维持各电池单体在充电过程中的电压值相对均衡，确保电池组在充电完成时，不会出现某些电池单体过量充电或者充电不足的现象，实现电池组的均衡充电。

本发明还提供一种串联电池组均衡充电控制方法，应用于如上任一项所述的串联电池组均衡充电控制电路；包括如下步骤：

S10：对电池组进行充电，同时通过电压检测模块检测电池组中各电池单体的电压值，并将检测到的各电池单体的电压值发送给控制模块和电池过压保护模块；

具体地，导通电池组的充电回路，对电池组进行充电；在电池组充电期间，通过电压检测模块对电池组中各个电池单体进行检测，测量出各电池单体各自的电压值，并将检测到的各电池单体的电压值发送给控制模块和电池过压保护模块；之后执行步骤S20。

S20：通过控制模块判断S10中各电池单体的电压值与第一电压阀值的关系：若各电池单体的电压值均大于第一电压阀值，执行步骤S50；否则，执行步骤S30；

具体地，将步骤S10中检测到各电池单体的电压值与预先设置的第一电压阀值相比较，如果各电池单体的电压值均大于第一电压阀值，则执行步骤S50；如果有任一电池单体的电压值小于或者等于第一电压阀值，则执行步骤S30。

S30：通过电池过压保护模块判断S10中各电池单体的电压值与第二电压阀值的关系；若其中有任一电池单体的电压值高于第二电压阀值，执行步骤S40，否则，执行步骤S10；

具体地，如果步骤S20中检测到有电池单体的电压值小于或者等于第一电压阀值，将步骤S10中检测到各电池单体的电压值与预先设置的第二电压阀值相比较，如果其中有任意一个电池单体的电压值大于第二电压阀值，则执行步骤S40；如果所有电池单体的电压值均小于或者等于第二电压阀值，则执行步骤S10。

S40：通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，同时通过电压均衡模块对S20中电压值高于第二电压阀值的电池单体进行放电，直至该电池单体的电压值低于其余电池单体中电压值最低的电池单体的电压值时停止放电，执行步骤S10；

具体地，如果在步骤S30中检测到有任意一个电池单体的电压值大于第二电压阀值，则通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，使电池组处于非充电状态；同时通过电压均衡模块对检测到的电压值高于第二电压阀值的电池单体进行放电，直至被均衡放电的电池单体的电压值低于其余电池单体中电压值最低的电池单体的电压值时停止放电；之后执行步骤S10，重新对电池组进行充电。

S50：通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，同时依次通过电压均衡模块对各电池单体进行放电，直至所有的电池单体的电压值均等于第三电压阀值时停止放电；

具体地，如果步骤S20中检测到所有电池单体的电压值均大于第一电压阀值，则通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，使电池组处于非充电状态；同时通过电压均衡模块依次对各电池单体进行放电，直至所有的电池单体的电压值均等于第三电压阀值时停止放电；此时电池组充电完成，电池组中各电池单体的电压处于均衡状态，可放心投入使用。本发明实施例中，所述第一电压阀值小于所述第二电压阀值；所述第三电压阀值小于等于所述第一电压阀值。

尽管本文中较多的使用了诸如电池组、电池单体、电压检测模块、电池过压保护模块、充电开关驱动模块、电压均衡模块、控制模块、电压差分电路、模拟开关电路、电压采集电路、运算放大器、电压比较器、电压跟随器、场效应管等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：包括电池组(10)、电压检测模块(20)、电池过压保护模块(30)、充电开关驱动模块(40)、电压均衡模块(50)和控制模块(50)；所述电压检测模块(20)、所述电压过压保护模块、所述充电开关驱动模块(40)以及所述电压均衡模块(50)分别与所述控制模块(50)相连接；

所述电池组(10)包括多个串联设置的电池单体；

所述电压检测模块(20)用于对每个所述电池单体的电压进行检测，并将检测到的各所述电池单体的电压发送到所述控制模块(50)；

所述电池过压保护模块(30)包括与所述电池单体数量相同的电压比较器；所述电池过压保护模块(30)用于比较各所述电池单体的电压是否大于预设电压阀值，并将比较结果发送给所述控制模块(50)和所述充电开关驱动模块(40)；

所述控制模块(50)用于接收来自所述电压检测模块(20)检测到的各所述电池单体的电压，以及来自所述电池过压保护电路发送的电压比较信息，并根据接收到的电压和电压比较信息向所述充电开关驱动模块(40)和电压均衡模块(50)发送控制信息；

所述充电开关驱动模块(40)用于根据所述电池过压保护模块(30)和所述控制模块(50)发出的信息控制电池充电开关打开或者断开；

所述电压均衡模块(50)用于根据控制模块(50)发送的控制信息启动或者停止对各所述电池单体实施放电。

2.根据权利要求1所述串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：所述电压检测模块(20)包括电压差分电路(21)、模拟开关电路(22)和电压采集电路(23)；所述电压差分电路(21)的输入端与所述电池组(10)相连接，所述电压差分电路(21)的输出端与所述模拟开关电路(22)的输入端相连接；所述模拟开关电路(22)的另一输入端与所述控制模块(50)相连接；所述模拟开关电路(22)的输出端与所述电压采集电路(23)相连接。

3.根据权利要求2所述串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：所述电压差分电路(21)包括若干运算放大器；所述运算放大器的数量比所述电池组(10)中电池单体的数量少一个；第1个至第N个所述运算放大器的反相输入端分别与第1个至第N个所述电池单体的正极相连接；第1个至第N个所述运算放大器的正相输入端分别与第2个至第N+1个所述电池单体的正极相连接；其中，N为所述运算放大器的个数，第1个至第N+1个电池单体在所述电池组(10)中的电位依次升高。

4.根据权利要求3所述串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：所述模拟开关电路(22)包括数据选择器；所述数据选择器的地址输入端与所述控制模块(50)相连接；所述数据选择器的输出端与所述电压采集电路(23)相连接；所述数据选择器的数据输入端分别与不同的所述运算放大器的输出端相连接。

5.根据权利要求4所述串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：所述电压采集电路(23)包括一电压跟随器；所述电压跟随器的输入端与所述数据选择器的输出端相连接；所述电压跟随器的输出端通过一A/D转换器与所述控制模块(50)相连接。

6.根据权利要求1所述串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：所述充电开关驱动模块(40)包括场效应管Q1、场效应管Q2、三极管Q3和三极管Q4；所述三极管Q4的基极分别与所述控制模块(50)以及所述电池过压保护模块(30)相连接；所述三极管Q4的发射极连接至地线；所述三极管Q4的集电极与所述三极管Q3的基极相连接；所述三极管Q3的基极还通过电阻R40连接至所述三极管Q3的发射极，所述三极管Q3的发射极通过电阻连接至所述电池组(10)的输出端；所述三极管Q3的集电极通过二极管D5分别与所述场效应管Q1的栅极和所述场效应管Q2的栅极；所述场效应管Q1和所述场效应管Q2均串联连接在所述电池组(10)的充电回路上。

7.根据权利要求1所述串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：每个所述电池单体分别连接有一个所述电压均衡模块(50)；每个所述电压均衡模块(50)包括一场效应管、一场效应管驱动电路(51)和一放电电阻，所述场效应管的漏极通过放电电阻连接至相应电池单体的正极，所述场效应管的源极连接至相应电池单体的负极；所述场效应管的栅极通过所述场效应管驱动电路(51)与所述控制模块(50)相连接；所述控制模块(50)通过所述场效应管驱动电路(51)控制所述场效应管导通或者截止。

8.根据权利要求7所述串联电池组均衡充电控制电路，其特征在于：所述电压均衡模块(50)还包括光电耦合器；所述光电耦合器的输入侧与所述放电电阻并联连接；所述光电耦合器的输出侧的一端连接至地线，所述光电耦合器的输出侧的另一端与所述控制模块(50)相连接，所述光电耦合器的输出侧的另一端还通过一电阻连接至第一直流电源。

9.一种串联电池组均衡充电控制方法，应用于如权利要求1～8任一项所述的串联电池组均衡充电控制电路；其特征在于：包括如下步骤：

S10：对电池组进行充电，同时通过电压检测模块检测电池组中各电池单体的电压值，并将检测到的各电池单体的电压值发送给控制模块和电池过压保护模块；

S20：通过控制模块判断S10中各电池单体的电压值与第一电压阀值的关系：若各电池单体的电压值均大于第一电压阀值，执行步骤S50；否则，执行步骤S30；

S30：通过电池过压保护模块判断S10中各电池单体的电压值与第二电压阀值的关系；若其中有任一电池单体的电压值高于第二电压阀值，执行步骤S40，否则，执行步骤S10；

S40：通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，同时通过电压均衡模块对S20中电压值高于第二电压阀值的电池单体进行放电，直至该电池单体的电压值低于其余电池单体中的最低电压值时停止放电；执行步骤S10；

S50：通过充电开关驱动模块断开电池组充电回路，同时依次通过电压均衡模块对各电池单体进行放电，直至所有的电池单体的电压值均等于第三电压阀值时停止放电；

其中所述第一电压阀值小于所述第二电压阀值；所述第三电压阀值小于等于所述第一电压阀值。