CN110247456A - 一种多节锂电池均衡管理开关系统及其电流检测方法 - Google Patents

一种多节锂电池均衡管理开关系统及其电流检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多节锂电池均衡管理开关系统，其用于包含双电池组的电池串中，包括分别并联在每个电池两端的电容，与双电池组的上下端电池的连接点相连的储能电感，以及分别与双电池组相连的一均衡管理芯片，均衡管理芯片包括电池均衡控制单元，电池均衡控制单元的输入端分别与电池电压检测单元和电感电流采样单元相连，且输出端分别与两个功率管的栅极相连，其另外两极分别与上端电池和下端电池并联。本发明还提供一种电流检测方法。本发明实现了超低损耗的能量转换，很大程度上降低了均衡系统的发热；由于采用开关系统来实现电池均衡，本发明的电池均衡时间也比传统的电池均衡系统变短；也不需要外接适配器唤醒低电压的电池。

Description

一种多节锂电池均衡管理开关系统及其电流检测方法
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种多节锂电池均衡管理开关系统及其电流检测方法。
背景技术
锂电池的充放电特性与电池内阻，电池容量，电池使用时间，环境温度等因素密切相关。当单体锂电池串联组成电池组使用时，由于上述因素的差异性，各单体锂电池的充电量和放电量都不一致，导致各单体电池容量存在差异性。电池组多次循环充放电后，某些单体电池的容量迅速衰减，而串联电池组的容量由单体电池的最小容量决定，导致电池组的使用寿命缩短。因此，必须保持串联锂电池组的容量均衡，延长电池组的使用寿命。
图1是现有技术一种典型的负载消耗型的被动均衡电路。图中第一电池battery1，第二电池battery2，….，第N电池battery N，N个电池通过串联的方式连接成电池组。每个电池上并联一个电阻R1，R2…RN，并用开关S1，S2…SN对电阻进行控制。当电池之间出现电压不均衡，控制器控制对应的开关闭合对不均衡的电池进行放点，以达到电池均衡。如若第一电池battery1的电压比其他电池高，则控制器控制开关S1闭合，第一电池battery1通过电阻R1进行放电，直到第一电池battery1的电压与其他电池电压相同，开关S1打开。此外，现有的被动均衡电路一般也可采用mos管(金氧半场效晶体管)或者BJT(双极结型晶体管)等被动器件实现，通过一个mos管或者BJT把电压高的一节电池电压放掉，使其电压基本跟电压低的一节一致。
但是，现有的被动均衡电路都具有以下缺点：一，能量完全耗掉在被动器件上，通过发热的方式放掉电压，所以热量很大，另外就是效率很差，均衡时间很长。第二，因为只是单纯监控电压的信息，忽略了电池内阻的存在，如果均衡电流很大的时候，电压因为电池内阻的愿意，很快达到一致，但是当均衡电流消失后，电池的容量，还是不一样的。三，如果电池电压很低，需要重新充电后才能均衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多节锂电池均衡管理系统，以减小能量损耗，并让均衡后的两节电池能量更均衡。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多节锂电池均衡管理开关系统，其用于一包含至少一个双电池组的电池串中，其特征在于，其包括分别并联在每个电池两端的一电容，与每个双电池组的上端电池和下端电池的连接点相连的一储能电感，以及分别与每个双电池组相连的一均衡管理芯片；所述均衡管理芯片包括一电池均衡控制单元，电池均衡控制单元的输入端分别与电池电压检测单元和电感电流采样单元相连，且输出端分别与两个功率管的栅极相连，两个功率管的另外两极分别与上端电池和下端电池并联。
所述两个功率管包括上功率管和下功率管，所述上功率管和下功率管的栅极分别通过第一和第二驱动电路与所述电池均衡控制单元的输出端相连，上功率管的漏极和上端电池的正极相连，源极与储能电感的一端相连，且下功率管的漏极和储能电感的一端相连，源极与下端电池的负极相连。
所述上功率管和下功率管为NMOS功率管或PMOS功率管。
所述电池电压检测单元的输入端分别与上端电池的正极、下端电池的负极以及上端电池和下端电池的连接点相连，且其输出端通过一运算放大器与所述电池均衡控制单元的输入端相连。
所述电感电流采样单元的输入端与所述上端电池的正极、下端电池的负极以及所述储能电感相连。
所述电池均衡控制单元的输入端还与一用于设置均衡电流的恒流均衡电流设置单元相连。
另一方面，本发明提供了一种采用多节锂电池均衡管理开关系统的电流检测方法，包括：
S1：搭建一多节锂电池均衡管理开关系统，其用于一包含至少一个双电池组的电池串中，其包括分别并联在每个电池两端的一电容，与每个双电池组的上端电池和下端电池的连接点相连的一储能电感，以及分别与每个双电池组相连的一均衡管理芯片，所述均衡管理芯片包括一电池均衡控制单元，电池均衡控制单元的输入端分别与电池电压检测单元和电感电流采样单元相连，且输出端分别与两个功率管的栅极相连，两个功率管的另外两极分别与上端电池和下端电池并联；所述两个功率管包括上功率管和下功率管，所述上功率管和下功率管的栅极分别通过第一和第二驱动电路与所述电池均衡控制单元的输出端相连，上功率管的漏极和上端电池的正极相连，源极与储能电感的一端相连，且下功率管的漏极和储能电感的一端相连，源极与下端电池的负极相连；
S2：电池电压检测单元检测上端电池和下端电池的电压，电池均衡控制单元将上端电池和下端电池中电压高的电池作为高电压电池，将另一电池作为低电压电池，并控制与该高电压电池相连的功率管开通；
S3：电感电流采样单元检测通过储能电感的电感电流，并根据电感电流获取当前的通过双电池组的充电电流，随后电池均衡控制单元将该充电电流与一预设的均衡电流进行比较，控制上功率管和下功率管交替开通并根据比较结果调节上功率管和下功率管各自的开通时间，直至所述充电电流等于所述均衡电流。
在所述步骤S3中，在充电电流大于均衡电流时，电池均衡控制单元增加与低电池电压并联的功率管的开通时间并缩短另一功率管的开通时间，在充电电流小于均衡电流时，电池均衡控制单元减小与低电池电压并联的功率管的开通时间并增加另一功率管的开通时间。
在所述步骤S3中，电感电流采样单元通过检测在上功率管开通时经过上功率管的电流或在下功率管开通时经过下功率管的电流来检测所述通过储能电感的电感电流，记录通过两个功率管的电流峰值和谷值，根据所述电流峰值和谷值以及开通时间计算通过两个功率管的平均电流，并根据所述平均电流获取所述通过双电池组的充电电流。
所述电池均衡控制单元的输入端与一用于设置所述均衡电流的恒流均衡电流设置单元相连，在所述步骤S3中，电池电压检测单元检测所述上端电池和下端电池的电压差值；当所述电压差值大于一模式切换阈值时，所述充电电流限制在所述恒流均衡电流设置单元设置的所述均衡电流；当所述电压差值小于等于该模式切换阈值时，所述充电电流小于所述均衡电流，受一运算放大器的输出控制，并随所述上端电池和下端电池的电压差值减小而减小。
本发明的多节锂电池均衡管理开关系统利用了电感存能的特性，采用开关电路把多出的能量或者说电压高的电池的能量，转换到电压低的电池上，实现了无损耗的能量转换，完全降低了均衡系统的发热，效率的损失只在功率管的内阻与寄生电容上，基本可以忽略不计；由于采用开关系统来实现电池均衡，本发明的电池均衡时间也比传统的电池均衡系统变短；此外，如果其中一节电池很低，高电压的电池还可以主动将低电压的电池充高，不需要外接适配器唤醒低电压的电池；再者，电池均衡管理开关系统是一个可扩展的模块化系统，不仅可以应用于具有双电池的电池串的电池均衡，也可以应用于具有多电池的电池串的电池均衡。此外，本发明的电流检测方法实现了无电流采用，自动跟踪锂电池内阻实现电池均衡的功能。
附图说明
图1是现有技术中一种典型的负载消耗型均衡电路的结构图。
图2是根据本发明的一个实施例的多节锂电池均衡管理开关系统的结构图；
图3A-图3D是本发明的一种实施例的多节锂电池均衡管理系统应用于两节串联锂电池的工作原理图。
图4是根据本发明的另一个实施例的多节锂电池均衡管理开关系统的结构示意图；
图5是如图2所示的多节锂电池均衡管理开关系统在其应用于包含了电容等效电阻和电池内阻的电池后的简化电路图。
图6A-图6C是根据本发明的一个实施例的多节锂电池均衡管理开关系统在工作时的高电压电池和低电压电池的电压值和均衡电流的波形图。
图7是根据本发明的一个实施例的多节锂电池的均衡管理开关系统在本发明的电流检测方法下的电池电压与电感电流变化曲线图。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，将省略对于现有技术中相同的电路部分的详细描述。
如图2所示为根据本发明的一个实施例的多节锂电池均衡管理开关系统，其用于均衡一电池串的电压，在本实施例中，所述电池串包括两个电池101、102，从而形成一组包含相邻的上端电池101和下端电池102的双电池组。所述多节锂电池均衡管理开关系统包括分别并联在每个电池101、102两端的一个电容111、112，与双电池组的上端电池101和下端电池102的连接点BATC相连的储能电感121，以及与双电池组相连的均衡管理芯片200。
图2中用虚线框出示出了均衡管理芯片200的所有内部元件的范围。所述均衡管理芯片200包括一电池均衡控制单元201，电池均衡控制单元201的输入端分别与电池电压检测单元203、电感电流采样单元204和恒流均衡电流设置单元205相连，且输出端通过第一驱动电路206、第二驱动电路207与上功率管208、下功率管209的栅极分别相连，所述上功率管208、下功率管209的另外两极分别与上端电池101和下端电池102并联。
其中，电池电压检测单元203的输入端分别与上端电池101的正极BATP、下端电池102的负极BATN以及上端电池101和下端电池102的连接点BATC相连，用于检测上端电池101以及下端电池102的电压及其电压差值，且其输出端通过一运算放大器202与所述电池均衡控制单元201的输入端相连。
电感电流采样单元204的输入端分别与上端电池101的正极BATP、下端电池102的负极BATN以及储能电感121相连，分别用于检测通过储能电感121的电流值以及通过上功率管208、下功率管209的电流。
恒流均衡电流设置单元205用于设置电池充放电时的均衡电流，该均衡电流即为通过双电池组的所允许的最大的充电电流，其一端ISET通过外部电阻W接地，外部电阻W的阻值可以根据需要调整。此外，在其他实施例中，该最大充放电电流也可以在该恒流均衡电流设置单元205的内部设定，以节省一个管脚和外部电阻W。由此，电池电压检测电路+运算放大器即构成了恒压的控制，当电池电压差值较大时候，即大于一模式切换阈值时，运算放大器输出很高，允许的充电电流值大于恒流均衡电流单元设置的均衡电流，这时候充电电流限制在恒流均衡电流设置单元设置的均衡电流。当电池电压差值变得较小的时候，小于等于该模式切换阈值时，运算放大器的输出降低，允许的充电电流小于恒流单元设置的均衡电流。并且随着电池电压差值变小。此时充电电流受运算放大器输出的控制，并随所述上端电池和下端电池的电压差值减小而减小，电压差值越小，运算放大器输出电压越小，允许的电流也越小。
第一驱动电路206的电源端与一驱动电容211的一端BST相连，第一驱动电路206的地以及该驱动电容211的另一端则与储能电感121的一端SW相连。通过采用上述的驱动电容211，可以把电压boost高进而能够驱动上功率管208。第二驱动电路207的电源端与上端电池101的正极BATP相连，且其地与下端电池102的负极BATN相连。
在其他实施例中，第一驱动电路206和第二驱动电路207也可以连接在其他机构。其中，第一驱动电路206和第二驱动电路207的电源和地的连接关系只是为了提供电源，其仅仅为示意性的，其而非用以限定。
上功率管208的栅极通过第一驱动电路206与电池均衡控制单元201的输出端相连，上功率管208的漏极和上端电池101的正极BATP相连，上功率管208的源极与储能电感121的一端SW相连。
下功率管209的栅极通过第二驱动电路207与电池均衡控制单元201的输出端相连，下功率管209的漏极和储能电感121的一端SW相连、下功率管209的源极与下端电池的负极BATN相连。
在本实施例中，上功率管208和下功率管209为NMOS功率管，此外也可以使用PMOS功率管代替。
由此，电池均衡控制单元201根据电池电压检测单元205检测到的上端电池101与下端电池102的电压差值、电感电流采样单元204采集到的储能电感121的电流值以及恒流均衡电流设置单元205设置的充放电电流，并通过驱动电路206、207控制功率管208、209的开和关。
图3A-图3D是本发明的一种实施例的多节锂电池均衡管理系统应用于两节串联锂电池的工作原理图。图3图中RLSON是如图2所示的下功率管209导通时的导通电阻，RHSON是如图2所示的上功率管208导通时的导通电阻。
图3a-图3b示出了电池串中的下端电池102的电压比上端电池101的电压高时的环路情况。当如图2所示，若电池电压检测单元203检测到下端电池102的电压比上端电池101的电压高，所述多节锂电池均衡管理开关系统工作于升压模式，电池均衡控制单元201先通过第一驱动电路206驱动上功率管208断开，并通过第二驱动电路207驱动下功率管209导通。此时，如图3a所示，电流从下端电池102的正极通过储能电感121、下功率管的导通电阻RLSON流到下端电池102的负极，下端电池102的一部分能量储存在储能电感121中。随后，电池均衡控制单元201通过第二驱动电路207驱动下功率管209断开，并通过第一驱动电路206驱动上功率管208闭合。此时，如图3b所示，电流从下端电池102的正极通过储能电感121，上功率管的导通电阻RHSON流向上端电池101的正极，储存在储能电感121的能量充到上端电池101中。由此，电池均衡控制单元201通过第一驱动电路206、第二驱动电路207驱动功率管208、209开关，将电压高的下端电池102的能量逐步传递给上端电池101，最后达到平衡。
图3c-图3d示出了电池串中的上端电池101电压比下端电池102电压高时的环路情况。当如图2所示，若电池电压检测单元203检测到上端电池101的电压比下端电池102电压高，所述多节锂电池均衡管理开关系统工作于降压模式，电池均衡控制单元201先通过第二驱动电路207驱动下功率管209断开，并通过第一驱动电路206驱动上功率管208导通。此时，如图3C所示，电流从上端电池101的正极通过上功率管的导通电阻RHSON，储能电感121流到下端电池102的正极，上端电池101的一部分能量储存在储能电感121中。随后，电池均衡控制单元201通过第一驱动电路206驱动上功率管208断开，并通过第一驱动电路206驱动下功率管209闭合。此时，电流从下端电池102的负极通过下功率管的导通电阻RLSON，储能电感121流向下端电池102的正极，储存在储能电感121的能量充到下端电池102中。由此，电池均衡控制单元201通过第一驱动电路206、第二驱动电路207驱动功率管208、209开关，将电压高的上端电池101的能量逐步传递给下端电池102，最后达到平衡。
图4示出了根据本发明的另一个实施例的多节锂电池均衡管理开关系统，其中在图2中示出的均衡管理芯片200仅仅作为一个模块被扩展应用至一包含N个电池(即包含N-1个双电池组)的电池串中，N至少为2。如图7所示，在本实施例中，所述电池串的锂电池数量N为4，从而形成3组包含相邻的上端电池和下端电池的双电池组。所述多节锂电池均衡管理开关系统包括分别并联在每个电池301、302、303、304两端的一个电容311、312、313、314，与每个双电池组的上端电池和下端电池的连接点相连的储能电感321、322、323，以及分别与每个双电池组相连的均衡管理芯片400，每个均衡管理芯片400的具体结构与图2中的均衡管理芯片200完全一致，且其恒流均衡电流设置单元分别通过一外部电阻W1、W2、W3接地，从而构成3组与图2中的电池均衡管理开关系统一样的标准模块。当需要对更多电池组成的电池串进行电池均衡管理，只需按照上述方式进行扩展即可。
由此，当其中一个双电池组的上端电池和下端电池之间出现电池电压不均衡的情况，则电池均衡管理开关系统模块检测锂电池301、302之间的电压差，通过储能电感调节两者电压，直至两者均衡。
基于上文所述的多节锂电池均衡管理开关系统的工作原理，所实现的采用该多节锂电池均衡管理开关系统的电流检测方法的具体步骤如下：
步骤S1：搭建如上文所述的多节锂电池均衡管理开关系统；
步骤S2：电池电压检测单元203检测所述上端电池101和下端电池102的电压，电池均衡控制单元201将上端电池101和下端电池102中电压高的电池作为高电压电池，将另一电池作为低电压电池，并控制与该高电压电池相连的功率管开通；
由此，若上端电池电压比下端的电池电压高，则本发明的开关系统工作于上文所述的升压模式，上端电池作为高电压电池，用于给下端电池充电；若下端电池电压比上端的电池电压高，则本发明的开关系统工作于上文所述的模式，下端电池作为高电压电池，用于给上端电池充电；
步骤S3：电感电流采样单元204检测通过储能电感121的电感电流，并根据电感电流计算当前的通过双电池组的充电电流，随后电池均衡控制单元201将该充电电流与一预设的均衡电流进行比较，控制上功率管208和下功率管209交替开通并根据比较结果调节上功率管208和下功率管209各自的开通时间，直至所述充电电流等于所述均衡电流。其中，在充电电流大于均衡电流时，电池均衡控制单元201增加与低电池电压并联的功率管的开通时间并缩短另一功率管的开通时间，在充电电流小于均衡电流时，电池均衡控制单元201减小与低电池电压并联的功率管的开通时间并增加另一功率管的开通时间。
具体地，在所述步骤S3中，电感电流采样单元204通过检测在上功率管208开通时经过上功率管208的电流或在下功率管209开通时经过下功率管209的电流来检测所述通过储能电感121的电感电流，记录通过两个功率管的电流峰值及谷值，根据所述电流峰值和谷值以及开通时间计算通过两个功率管208、209的平均电流，并根据所述平均电流获取所述通过双电池组的充电电流。
其中，在下端电池作为高电压电池(降压模式)时，所述充电电流为上功率管开通或下功率管开通时的平均电流；在上端电池作为高电压电池(升压模式)时，所述充电电流为下功率管开通时的平均电流乘以下功率管开通时间除以开关周期。由此，开关系统无需外部电阻即可检测锂电池的充电电流。
此外，考虑到上端电池和下端电池包含电容等效电阻和电池内阻的情况，在步骤S3中，电池电压检测单元203检测所述上端电池101和下端电池102的电压差值；当检测的上端电池101和下端电池102的电压差值大于一模式切换阈值时，所述多节锂电池均衡管理开关系统处于恒流模式，其恒流均衡电流设置单元205所设置的均衡电流为一定值，该定值即为恒流均衡电流。当检测的上端电池101和下端电池102的电压差值小于等于所述模式切换阈值时，所述多节锂电池均衡管理开关系统处于恒压模式，其恒流均衡电流设置单元205所设置的均衡电流随着所述上端电池101和下端电池102电压差值减小而减小。在本实施例中，恒流均衡电流设置单元205所设置的均衡电流(即所允许的电感电流的峰值)受所述上端电池101和下端电池102电压差值经运算放大器202放大的放大值调制，由此，电池均衡控制单元201根据电池电压检测单元205检测到的上端电池101与下端电池102的电压差值经运算放大器202放大的放大值，并与电感电流采样单元204检测到的电感电流进行比较，当由电池电压差的放大结果调制得到的均衡电流比电感电流信号大时，电池均衡控制单元201增加上功率管的开通时间并缩短下功率管的开通时间，对电压高的电池进行放电，当电感电流信号比由电池电压差的放大结果调制得到的均衡电流大时，减小上功率管的开通时间并增加下功率管的开通时间，对电压低的电池进行充电。下一时钟周期来到时再对电感充电，如此反复。
由此，所述电压检测单元检测两相邻两节电池的电压差，并根据电池电压差值的大小控制恒流均衡电流设置单元205所设置的均衡电流的大小。当电池电压差值较大(大于一模式切换阈值)时，本发明的开关系统工作于恒流大电流充电，缩短电池均衡时间；当上下电池电压较接近(小于一模式切换阈值)时，本发明的开关系统根据电压差值调整均衡电流的大小，直到两者电压相同，充电电流降为0，上下电池达到真正的电池均衡。
图5是如图2所示的多节锂电池均衡管理开关系统在其应用于包含了电容等效电阻和电池内阻的电池后的简化电路图。和图1相比，图4所示的上端电池101，上端电容111和下端电池102，下端电容112均包含内阻，其中上端电容电阻501代表上端电容111的内阻，并和上端电容111串联在一起；下端电容电阻502代表下端电容112的内阻，并和下端电容112串联在一起；上端电池电阻503代表上端电池101的内阻，并和上端电池101串联在一起；下端电池电阻504代表下端电池102的内阻，并和下端电池102串联在一起。
图6A-图6C是根据本发明的一个实施例的多节锂电池均衡管理开关系统在工作时的高电压电池和低电压电池的电压值和均衡电流的波形图。
其中，图6A是本发明的多节锂电池均衡管理开关系统在理想的情况下在恒流模式下工作时其高电压电池和低电压电池的电压值和均衡电流随时间变化的示意图，其示出了高电压的电池和低电压电池最终会通过此电路达到平衡。
图6B是本发明的多节锂电池均衡管理开关系统在考虑实际寄生电阻的情况下在上文所述的电流检测方法的恒流模式下工作时其高电压电池和低电压电池的电压值和均衡电流随时间变化的示意图，其示出了在恒流模式下，高电压的电池和低电压电池通过此电路最终会出现过平衡(原来电压高的电池反而比原来电压低的电池电压更低)或者欠平衡(电压高的电池和电压低的电池的压差还是很大)的情况，原因在于当检测到上下电池电压一致时，均衡电流不等于0。假设上端电池为高电压电池，上端电池给下端电池充电，则外部检测到的上端电池电压Vbat_top＝Vbatu_realu-Ibalance*RBTOP，下端电池电压Vbat_bot＝Vbatd_real-Ibalance*RBBOT，其中Vbatu_realu是上端电池的真实电池电压；
Vbatd_real是下端电池的真实电池电压；Ibalance是均衡电流，且不等于0；RBTOP是上端电池内阻，RBBOT是下端电池内阻。因此，由于上下电池内阻503、504的存在，导致当存在均衡电流时，虽然外部检测到上下电池电压相等，但此时的电池的真实电压仍是不相等的。
图6C是本发明的多节锂电池均衡管理开关系统在上文所述的电流检测方法的恒压模式下工作时，其高电压的电池和低电压电池的电压值和均衡电流随时间变化的示意图。
本发明使用上下电池电压差值调控平衡电流大小以达到电池真正平衡的方法，而无需电流采样，并可跟踪锂电池内阻。当上下电池电压差比较大时(例如，大于一模式切换阈值时，此模式切换阈值可以根据需要设置，并不为一固定不变值)，系统工作于恒流模式，恒流均衡电流设置单元205所设置的均衡电流不变，使电池均衡过程时间缩短，当电池电压差较小时，系统工作于恒压模式，均衡电流随着电池电压差值的减小也逐渐减小，以自动跟踪锂电池内阻，直至电池电压差值减少到一个可以接受的范围为(比如+/-5mV，此值可以根据需要调整)，均衡电流也减小到0，此时外部检测到的电池电压即为电池的真实电压，避免了均衡电流在电池内阻上的电压降导致电池外部检测电压与电池真实电压的差异从而不能达到真正的电池均衡。本发明通过电池均衡控制单元、电池电压检测单元，电感电流检测单元，采用在上下电池电压接近时逐渐减小均衡电流的方法来自动消除锂电池内阻造成的电池组平衡误差，并且无需外部采样电阻就能够实现自动跟踪锂电池内阻、电池均衡的功能。
图7是根据本发明的一个实施例的多节锂电池的均衡管理开关系统在上述的电流检测方法下的电池电压与电感电流变化曲线图。整个阶段分成恒流阶段，恒压换阶段和完成阶段。当电池电压差较大时PWM控制器控制整个系统工作于恒流模式，可以快速减小两个锂电池之间的电压差，缩短锂电池均衡时间；当电池电压差较小时PWM控制器控制整个系统工作于恒压模式，此时两个锂电池电压之间的压差变化较小，电感电流逐渐减小；最后当电感电流达到0时，上下锂电池电压达到真正的相等，实现锂电池均衡。因为最后阶段电感电流为零，由电池内阻造成的电压差也等于零，因而实现了无电流采样，自动跟踪锂电池内阻实现电池均衡的功能。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种多节锂电池均衡管理开关系统，其用于一包含至少一个双电池组的电池串中，其特征在于，其包括分别并联在每个电池两端的一电容，与每个双电池组的上端电池和下端电池的连接点相连的一储能电感，以及分别与每个双电池组相连的一均衡管理芯片；
所述均衡管理芯片包括一电池均衡控制单元，电池均衡控制单元的输入端分别与电池电压检测单元和电感电流采样单元相连，且输出端分别与两个功率管的栅极相连，两个功率管的另外两极分别与上端电池和下端电池并联。
2.根据权利要求1所述的多节锂电池均衡管理开关系统，其特征在于，所述两个功率管包括上功率管和下功率管，所述上功率管和下功率管的栅极分别通过第一和第二驱动电路与所述电池均衡控制单元的输出端相连，上功率管的漏极和上端电池的正极相连，源极与储能电感的一端相连，且下功率管的漏极和储能电感的一端相连，源极与下端电池的负极相连。
3.根据权利要求2所述的多节锂电池均衡管理开关系统，其特征在于，所述上功率管和下功率管为NMOS功率管或PMOS功率管。
4.根据权利要求1所述的多节锂电池均衡管理开关系统，其特征在于，所述电池电压检测单元的输入端分别与上端电池的正极、下端电池的负极以及上端电池和下端电池的连接点相连，且其输出端通过一运算放大器与所述电池均衡控制单元的输入端相连。
5.根据权利要求1所述的多节锂电池均衡管理开关系统，其特征在于，所述电感电流采样单元的输入端与所述上端电池的正极、下端电池的负极以及所述储能电感相连。
6.根据权利要求1所述的多节锂电池均衡管理开关系统，其特征在于，所述电池均衡控制单元的输入端还与一用于设置均衡电流的恒流均衡电流设置单元相连。
7.一种采用多节锂电池均衡管理开关系统的电流检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1：搭建一多节锂电池均衡管理开关系统，其用于一包含至少一个双电池组的电池串中，其包括分别并联在每个电池两端的一电容，与每个双电池组的上端电池和下端电池的连接点相连的一储能电感，以及分别与每个双电池组相连的一均衡管理芯片，所述均衡管理芯片包括一电池均衡控制单元，电池均衡控制单元的输入端分别与电池电压检测单元和电感电流采样单元相连，且输出端分别与两个功率管的栅极相连，两个功率管的另外两极分别与上端电池和下端电池并联；所述两个功率管包括上功率管和下功率管，所述上功率管和下功率管的栅极分别通过第一和第二驱动电路与所述电池均衡控制单元的输出端相连，上功率管的漏极和上端电池的正极相连，源极与储能电感的一端相连，且下功率管的漏极和储能电感的一端相连，源极与下端电池的负极相连；
步骤S2：电池电压检测单元检测上端电池和下端电池的电压，电池均衡控制单元将上端电池和下端电池中电压高的电池作为高电压电池，将另一电池作为低电压电池，并控制与该高电压电池相连的功率管开通；
步骤S3：电感电流采样单元检测通过储能电感的电感电流，并根据电感电流获取当前的通过双电池组的充电电流，随后电池均衡控制单元将该充电电流与一预设的均衡电流进行比较，控制上功率管和下功率管交替开通并根据比较结果调节上功率管和下功率管各自的开通时间，直至所述充电电流等于所述均衡电流。
8.根据权利要求7所述的电流检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，在充电电流大于均衡电流时，电池均衡控制单元增加与低电池电压并联的功率管的开通时间并缩短另一功率管的开通时间，在充电电流小于均衡电流时，电池均衡控制单元减小与低电池电压并联的功率管的开通时间并增加另一功率管的开通时间。
9.根据权利要求7所述的电流检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，电感电流采样单元通过检测在上功率管开通时经过上功率管的电流或在下功率管开通时经过下功率管的电流来检测所述通过储能电感的电感电流，记录通过两个功率管的电流峰值及谷值，根据所述电流峰值和谷值以及开通时间计算通过两个功率管的平均电流，并根据所述平均电流获取所述通过双电池组的充电电流。
10.根据权利要求7所述的电流检测方法，其特征在于，所述电池均衡控制单元的输入端与一用于设置所述均衡电流的恒流均衡电流设置单元相连，在所述步骤S3中，电池电压检测单元检测所述上端电池和下端电池的电压差值；当所述电压差值大于一模式切换阈值时，充电电流限制在所述恒流均衡电流设置单元设置的所述均衡电流；当所述电压差值小于等于该模式切换阈值时，充电电流小于所述均衡电流，受一运算放大器的输出控制，并随所述上端电池和下端电池的电压差值减小而减小。
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