CN110460133A - 一种电池的均衡充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池的均衡充电方法，属于均衡充电领域，包括主电路、若干数量的单节锂电池、若干数量的单节锂电池保护芯片、充电控制MOS管栅极、放电控制MOS管栅极、充电控制开关器件、控制电路和放电控制开关器件，所述单节锂电池保护芯片的其中一个引脚连接有分流放电支路，所述分流放电支路还设置有支路电阻和分流放电支路开关器件。本发明可对电池组进行保护，自动充电断电，能够实现均衡充电的优点，解决了现有的电池均衡充电方法大多是在充电器端实现均衡充电，而均衡充电用的充电器大多是特殊定制，因此只适用于对应型号的电池，局限性较大，增大了锂电池组充电器设计应用的成本的问题。
Description
技术领域
本发明涉及均衡充电领域，更具体地说，涉及一种电池的均衡充电方法。
背景技术
均衡充电，简称均充，是均衡电池特性的充电，是指在电池的使用过程中，由于电池的个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡，为了避免这种不平衡趋势的恶化，需要提高电池组的充电电压，对电池进行活化充电，以达到均衡电池组中各个电池特性，延长电池寿命的维护方法。
现有的电池均衡充电方法大多是在充电器端实现均衡充电，而均衡充电用的充电器大多是特殊定制，因此只适用于对应型号的电池，局限性较大，增大了锂电池组充电器设计应用的成本。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电池的均衡充电方法，具备可对电池组进行保护，自动充电断电，能够实现均衡充电的优点，解决了现有的电池均衡充电方法大多是在充电器端实现均衡充电，而均衡充电用的充电器大多是特殊定制，因此只适用于对应型号的电池，局限性较大，增大了锂电池组充电器设计应用的成本的问题。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种电池的均衡充电方法，包括主电路、若干数量的单节锂电池、若干数量的单节锂电池保护芯片、充电控制MOS管栅极、放电控制MOS管栅极、充电控制开关器件、控制电路和放电控制开关器件，所述单节锂电池保护芯片的其中一个引脚连接有分流放电支路，所述分流放电支路还设置有支路电阻和分流放电支路开关器件，所述单节锂电池保护芯片的其中一个引脚与单节锂电池之间连接有过流检测保护电阻，所述单节锂电池保护芯片、充电控制MOS管栅极和放电控制用MOS管栅极共同构成一个闭合回路，且控制电路、每个单节锂电池和每个单节锂电池保护芯片在同一个闭合回路中。
优选的，所述单节锂电池保护芯片的数目依据单节锂电池数目确定，各组所述单节锂电池保护芯片和单节锂电池之间串联。
优选的，所述单节锂电池保护芯片包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS等。
优选的，所述充电控制MOS管栅极为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极。
优选的，所述放电控制MOS管栅极为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极。
优选的，所述控制电路包括有DC-DC变流器、控制芯片以及控制相应的电路组成。
优选的，一种电池的均衡充电方法，步骤如下：
S1、当锂电池组充电时，外接电源正负极分别接电池组正极和负极两端，充电电流流经电池组正极、电池组中若干个单节锂电池、放电控制开关器件、充电控制开关器件、电池组负极；
S2、控制电路部分单节锂电池保护芯片的充电过电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路中充电控制开关器件的导通提供栅极电压；
S3、若某一节或几节单节锂电池在充电过程中先进入过电压保护状态，则由过电压保护信号控制并联在单节锂电池正负极两端的分流放电支路放电，同时将串接在充电回路中的对应单节锂电池断离出充电回路；
S4、锂电池组串联充电时，一般内阻较小的电池先充满，此时，相应的过电压保护信号控制分流放电支路的分流放电支路开关器件闭合，在原电池两端并联上一个分流电阻，此时支路电阻相当于先充满的单节锂电池的负载，该电池通过其放电，使电池端电压维持在充满状态附近一个极小的范围内；
S5、首个单节锂电池先充电完成，进入过电压保护状态，当所有单节锂电池均充电进入过电压保护状态时，全部单节锂电池电压大小在误差范围内完全相等，各节单节锂电池保护芯片充电保护控制信号均变低，无法为主电路中的充电控制开关器件提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即实现均衡充电，充电过程完成。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案中，控制电路部分单节锂电池保护芯片的放电欠电压保护、过流和短路保护控制信号经光耦隔离后串联输出，为主电路中放电控制开关器件的导通提供栅极电压；一旦电池组在放电过程中遇到单节锂电池欠电压或者过流和短路等特殊情况，对应的单节锂电池放电保护控制信号变低，无法为主电路中的放电控制开关器件提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即结束放电使用过程，控制电路的单节锂电池保护芯片可根据待保护的单节锂电池的电压等级、保护延迟时间等选型，单节锂电池保护芯片数目依据锂单节锂电池数目确定，串联使用，分别对所对应单节锂电池的充放电、过流和短路状态进行保护，在充电保护的同时，通过单节锂电池保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电，有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法，降低了锂电池组充电器设计应用的成本。
(2)该电池的均衡充电方法，通过设置串联的多组电池保护芯片和单节锂电池，使单节锂电池保护芯片分别对所对应单节锂电池的充放电、过流和短路状态进行保护。
(3)该电池的均衡充电方法，由于串联的单节锂电池数量较多，因此采用DC-DC变流器与每一个单节锂电池连接，在充电放电过程中，由控制芯片选择给某个单节锂电池充电，可以对任何一个单节锂电池进行单独充放电，充放电的电流可控。
附图说明
图1为本发明的电路图；
图2为本发明中控制电路的示意图。
图中标号说明：
1、单节锂电池；2、单节锂电池保护芯片；3、充电控制MOS管栅极；4、分流放电支路；5、支路电阻；6、分流放电支路开关器件；7、过流检测保护电阻；8、主电路；9、放电控制用MOS管栅极；10、充电控制开关器件；11、控制电路；12、放电控制开关器件。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-2，一种电池的均衡充电方法，包括主电路8、若干数量的单节锂电池1、若干数量的单节锂电池保护芯片2、充电控制MOS管栅极3、放电控制MOS管栅极9、充电控制开关器件10、控制电路11和放电控制开关器件12，放电控制MOS管栅极9为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路8中放电控制用MOS管栅极，充电控制MOS管栅极3为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极，单节锂电池保护芯片2的其中一个引脚连接有分流放电支路4，分流放电支路4还设置有支路电阻5和分流放电支路开关器件6，单节锂电池保护芯片2的其中一个引脚与单节锂电池1之间连接有过流检测保护电阻7，单节锂电池保护芯片2、充电控制MOS管栅极3和放电控制用MOS管栅极9共同构成一个闭合回路，且控制电路11、每个单节锂电池1和每个单节锂电池保护芯片2在同一个闭合回路中。
进一步的，单节锂电池保护芯片2的数目依据单节锂电池1数目确定，各组单节锂电池保护芯片2和单节锂电池1之间串联，通过设置串联的多组单节锂电池保护芯片2和单节锂电池1，使单节锂电池保护芯片2分别对所对应单节锂电池1的充放电、过流和短路状态进行保护。
进一步的，单节锂电池保护芯片2包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS等，使每个单节锂电池保护芯片2能够与电路和对应的单节锂电池1之间形成并联关系。
进一步的，控制电路11包括有DC-DC变流器、控制芯片以及控制相应的电路组成，由于串联的单节锂电池1数量较多，因此采用DC-DC变流器与每一个单节锂电池1连接，在充电放电过程中，由控制芯片选择给某个单节锂电池1充电，可以对任何一个单节锂电池1进行单独充放电，充放电的电流可控。
一种电池的均衡充电方法，步骤如下：
S1、当锂电池组充电时，外接电源正负极分别接电池组正极和负极两端，充电电流流经电池组正极、电池组中若干个单节锂电池1、放电控制开关器件12、充电控制开关器件10、电池组负极；
S2、控制电路11部分单节锂电池保护芯片2的充电过电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路8中充电控制开关器件10的导通提供栅极电压；
S3、若某一节或几节单节锂电池1在充电过程中先进入过电压保护状态，则由过电压保护信号控制并联在单节锂电池1正负极两端的分流放电支路4放电，同时将串接在充电回路中的对应单节锂电池1断离出充电回路；
S4、锂电池组串联充电时，一般内阻较小的电池先充满，此时，相应的过电压保护信号控制分流放电支路4的分流放电支路开关器件6闭合，在原电池两端并联上一个分流电阻，此时支路电阻5相当于先充满的单节锂电池1的负载，该电池通过其放电，使电池端电压维持在充满状态附近一个极小的范围内；
S5、首个单节锂电池1先充电完成，进入过电压保护状态，当所有单节锂电池1均充电进入过电压保护状态时，全部单节锂电池1电压大小在误差范围内完全相等，各节单节锂电池保护芯片2充电保护控制信号均变低，无法为主电路8中的充电控制开关器件10提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即实现均衡充电，充电过程完成。
工作原理：当锂电池组充电时，外接电源正负极分别接电池组正极和负极两端，充电电流流经电池组正极、电池组中若干个单节锂电池1、放电控制开关器件12、充电控制开关器件10、电池组负极，控制电路11部分单节锂电池保护芯片2的放电欠电压保护、过流和短路保护控制信号经光耦隔离后串联输出，为主电路8中放电控制开关器件12的导通提供栅极电压；一旦电池组在放电过程中遇到单节锂电池1欠电压或者过流和短路等特殊情况，对应的单节锂电池1放电保护控制信号变低，无法为主电路8中的放电控制开关器件12提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即结束放电使用过程，控制电路的单节锂电池1保护芯片可根据待保护的单节锂电池1的电压等级、保护延迟时间等选型，单节锂电池保护芯片2数目依据锂单节锂电池1数目确定，串联使用，分别对所对应单节锂电池1的充放电、过流和短路状态进行保护，在充电保护的同时，通过单节锂电池保护芯片2控制分流放电支路开关器件6的通断实现均衡充电，有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法，降低了锂电池组充电器设计应用的成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电池的均衡充电方法，包括主电路(8)、若干数量的单节锂电池(1)、若干数量的单节锂电池保护芯片(2)、充电控制MOS管栅极(3)、放电控制MOS管栅极(9)、充电控制开关器件(10)、控制电路(11)和放电控制开关器件(12)，其特征在于：所述单节锂电池保护芯片(2)的其中一个引脚连接有分流放电支路(4)，所述分流放电支路(4)还设置有支路电阻(5)和分流放电支路开关器件(6)，所述单节锂电池保护芯片(2)的其中一个引脚与单节锂电池(1)之间连接有过流检测保护电阻(7)，所述单节锂电池保护芯片(2)、充电控制MOS管栅极(3)和放电控制用MOS管栅极(9)共同构成一个闭合回路，且控制电路(11)、每个单节锂电池(1)和每个单节锂电池保护芯片(2)在同一个闭合回路中。
2.根据权利要求1所述的一种电池的均衡充电方法，其特征在于：所述单节锂电池保护芯片(2)的数目依据单节锂电池(1)数目确定，各组所述单节锂电池保护芯片(2)和单节锂电池(1)之间串联。
3.根据权利要求1所述的一种电池的均衡充电方法，其特征在于：所述单节锂电池保护芯片(2)包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS等。
4.根据权利要求1所述的一种电池的均衡充电方法，其特征在于：所述充电控制MOS管栅极(3)为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极。
5.根据权利要求1所述的一种电池的均衡充电方法，其特征在于：所述放电控制MOS管栅极(9)为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路(8)中放电控制用MOS管栅极。
6.根据权利要求1所述的一种电池的均衡充电方法，其特征在于：所述控制电路(11)包括有DC-DC变流器、控制芯片以及控制相应的电路组成。
7.根据权利要求1所述的一种电池的均衡充电方法，其特征在于：充电方法如下：
S1、当锂电池组充电时，外接电源正负极分别接电池组正极和负极两端，充电电流流经电池组正极、电池组中若干个单节锂电池(1)、放电控制开关器件(12)、充电控制开关器件(10)、电池组负极；
S2、控制电路(11)部分单节锂电池保护芯片(2)的充电过电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路(8)中充电控制开关器件(10)的导通提供栅极电压；
S3、若某一节或几节单节锂电池(1)在充电过程中先进入过电压保护状态，则由过电压保护信号控制并联在单节锂电池(1)正负极两端的分流放电支路(4)放电，同时将串接在充电回路中的对应单节锂电池(1)断离出充电回路；
S4、锂电池组串联充电时，一般内阻较小的电池先充满，此时，相应的过电压保护信号控制分流放电支路(4)的分流放电支路开关器件(6)闭合，在原电池两端并联上一个分流电阻，此时支路电阻(5)相当于先充满的单节锂电池(1)的负载，该电池通过其放电，使电池端电压维持在充满状态附近一个极小的范围内；
S5、首个单节锂电池(1)先充电完成，进入过电压保护状态，当所有单节锂电池(1)均充电进入过电压保护状态时，全部单节锂电池(1)电压大小在误差范围内完全相等，各节单节锂电池保护芯片(2)充电保护控制信号均变低，无法为主电路(8)中的充电控制开关器件(10)提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即实现均衡充电，充电过程完成。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191115 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |