CN112737012A - 充电电池组均衡控制电路及均衡控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池组充电技术领域，具体来说是一种充电电池组均衡控制电路及均衡控制方法，均衡单元包括一个电阻和一个均衡开关，均衡开关与电阻相连并能根据电阻上的压降变换通断状态；控制单元包括一个启动开关，启动开关与栅端控制信号相连，并能根据所述的栅端控制信号变换通断状态。本发明同现有技术相比，其优点在于：控制器中的控制单元用于控制均衡模块中的均衡单元的开启或关断，控制器模块结构简单，驱动电路器件少，降低了产品的制造成本；并且，通过本发明的技术方案，不仅确保电池组能够均衡充电，保证电池的安全性和稳定性，还能同时对多个充电电池串联组成的电池组进行均衡，制造成本低，可以适用于不同类型的充电电池组。

Description

充电电池组均衡控制电路及均衡控制方法
技术领域
本发明涉及电池组充电技术领域，具体来说是一种充电电池组均衡控制电路及均衡控制方法。
背景技术
在新能源体系中，电池系统是不可缺少的重要组成部分。近年来，电动自行车、混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等广受人们的关注和使用，而其动力电源都是靠可充电电池提供的。在实际应用中，为了获取较大的总电压以驱动较大的负载，一般是将多个充电电池串联组成电池组使用。由于各个单体电池在生产和使用过程中不可能做到完全一致，单体电池在组成电池组后，各电池之间存在参数不一致性的问题，使得电池组的容量和寿命均不及单体电池。并且，多个充电电池在串联的工作方式下，当充电电池组的电能耗尽时，需要通过充电电路对电池组进行充电，或者对电池组进行放电，单体电池的差异使得充电和放电过程中出现不均衡现象进而影响了电池组的正常充电。而电池虽然具有优异的充放电性能，但是却具有一个明显的短板，即惧怕过充电和过放电，一旦发生严重的过充电或者过放电，电池就会受到严重不可恢复的损害，进而会缩短电池组的使用寿命，因此时刻监测电池组以及单体电池的电压，并对电池进行均衡控制显得尤为重要。
为了克服上述不足，可以采用的技术解决方案是使用均衡控制电路对电池组进行调节，以保持电池组的容量并延长电池组的寿命。电池均衡控制技术在保护电池组正常充放电过程中起着至关重要的作用，其思想由来已久，但电池均衡控制技术的实现却困难重重。以下，示出两种本发明的发明人所掌握的两种充电电池均衡控制电路以进行示例说明。
第一种充电电池均衡控制电路如图1所示，此处仅以单体电池均衡电路为例介绍相关内容。该充电电池均衡控制电路10A包括：电池BAT20，均衡单元30，控制器40, 驱动电路50。均衡单元30包括一个P沟道增强型MOS管11A，一个限流电阻12A，以及第一电阻13A，第二电阻14A，且电池BAT20与均衡单元30并联。具体的，电池BAT20的正极与均衡单元30中的P沟道增强型MOS管11A的源端S相连；电池BAT20的负极与均衡单元30中的分流电阻12A的一端相连，同时与均衡单元30中的第二电阻14A的一端相连。均衡单元30中的P沟道增强型MOS管11A的漏端D与分流电阻12A的另一端相连；均衡单元30中的P沟道增强型MOS管11A的栅端G直接与控制器40的内部驱动电路50 相连。第一电阻13A的另一端与控制器40的b端子相连。第二电阻14A的另一端与控制器40的a端子相连。
该充电电池均衡控制电路10A对电池BAT均衡的工作过程为：在充电过程中，当检测电路检测到充电电池BAT20的端电压高于或低于预设值，则需要均衡单元30 对电池BAT20进行均衡。控制器40的内部驱动电路50直接控制均衡单元30中的P沟道增强型MOS管11A导通，在回路1中产生一个放电电流，对电池BAT20进行电流均衡，当检测电路检测到电池BAT20的端电压恢复到预设值时，控制器40的内部驱动电路50直接控制均衡单元30中的P沟道增强型MOS管11A关断。类似的，在放电过程中，当检测电路检测到充电电池BAT提前放电结束，为了避免电池组过放电，则需要均衡单元30 对电池BAT20进行均衡，在回路1中产生一个充电电流，对电池BAT20进行电流均衡。此均衡技术不足之处在于当对多节充电电池同时进行均衡时，内部驱动电路50用于控制均衡开关的端子将会增多，且驱动电路内部复杂，面积，导致成本变高，设计复杂。
第二种充电电池均衡控制电路如图2所示，此处仅以单体电池均衡电路为例介绍相关内容。该充电电池均衡控制电路10B包括：电池BAT20’，均衡单元30’，控制器40’，驱动电路50’。均衡单元30’包括一个P沟道增强型MOS管11B，一个限流电阻12B，以及第一电阻13B，第二电阻14B，且电池BAT20’与均衡单元30’并联。具体的，电池BAT20’的正极与均衡单元30’中的P沟道增强型MOS管11B的源端S相连；电池BAT20’的负极与均衡单元30’中的限流电阻12B的一端相连，同时与均衡单元30’中的第二电阻14B的一端相连。均衡单元30’中的P沟道增强型MOS管11B的漏端D与限流电阻12B的另一端相连；均衡单元30’中的P沟道增强型MOS管11B的栅端G与第一电阻13B的另一端连接，并且直接接到控制器40’内部的P沟道MOS管15B的源端S。第二电阻14B的另一端与控制器40’内部的P沟道MOS管15B的漏端D相连；控制器40’中的P沟道MOS管15B的栅端G直接与驱动电路50’相连。
该充电电池均衡电路10B对电池BAT均衡的工作过程为：在充电过程中，当检测电路检测到充电电池BAT20’的端电压高于或低于预设值，则需要均衡单元30’ 对电池BAT20’进行均衡。驱动电路50’控制P沟道MOS管15B导通，P沟道增强型MOS管11B的导通或关断与第一电阻13B上的压降有关，当第一电阻13B上的压降大于P沟道增强型MOS管11B的阈值电压时，P沟道增强型MOS管11B导通，使得一个放电电流流过均衡单元，均衡单元将对高于预设值的电池BAT20’进行放电，减缓其充电速度，从而降低电池BAT20’的充电电流，对电池BAT20’实现均衡。当电池BAT20’的端电压放电到预设值时，检测电路检测到信号时，驱动电路50’控制P沟道MOS管15B关断，第一电阻13B上的压降为0，P沟道增强型MOS管11B关闭，均衡电路停止工作。此均衡技术不足之处在于当对两节充电电池同时进行均衡时，会共用同一个电阻13B，且对两个电池均衡时回路中电流方向相反，电流会抵消一部分，因此不能确保电阻13B的压降能够使P沟道增强型MOS管11B导通，因此不能确保能够同时对两节电池同时进行均衡，而且驱动模块50’电路复杂，面积也大。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种充电电池组均衡控制电路及均衡控制方法，能对充电电池组中的各电池分别进行均衡，进一步地还能降低均衡控制电路的成本。
为了实现上述目的，设计一种充电电池组均衡控制电路，包括充电电池组模块，所述的充电电池组模块包括至少两个相互串联的电池，还包括与所述的电池相对应的均衡单元和控制单元，其中，所述的均衡单元包括一个电阻和一个均衡开关，所述的均衡开关与所述的电阻相连并能根据所述的电阻上的压降变换通断状态；所述的控制单元包括一个启动开关，所述的启动开关与栅端控制信号相连，并能根据所述的栅端控制信号变换通断状态。
优选地，所述的均衡单元包括一个限流电阻、两个电阻和一个均衡开关，所述的限流电阻与所述的均衡开关串联，一个电阻与所述的限流电阻相串联并连接至控制单元，另一个电阻与所述的均衡开关相连并连接至控制单元。
优选地，每两个均衡单元共用一个所述的电阻。
优选地，采用P沟道增强型MOS管作为均衡开关，任意电池的一端连接P沟道增强型MOS管的源端以及第二电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第一电阻的一端，限流电阻的另一端连接P沟道增强型MOS管的漏端，P沟道增强型MOS管的栅端与第二电阻的另一端相连后连接至控制单元，第一电阻的另一端连接至控制单元。
优选地，采用N沟道增强型MOS管作为均衡开关，任意电池的一端连接N沟道增强型MOS管的源端以及第一电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第二电阻的一端，限流电阻的另一端连接N沟道增强型MOS管的漏端，N沟道增强型MOS管的栅端与第一电阻的另一端相连后连接至控制单元，第二电阻的另一端连接至控制单元。
优选地，采用PNP型功率开关管作为均衡开关，任意电池的一端连接PNP型功率开关管发射极以及第二电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第一电阻的一端，限流电阻的另一端连接PNP型功率开关管的集电极，PNP型功率开关管的基极与第二电阻的另一端相连后连接至控制单元，第一电阻的另一端连接至控制单元。
优选地，采用NPN型功率开关管作为均衡开关，任意电池的一端连接NPN型功率开关管的发射极以及第一电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第二电阻的一端，限流电阻的另一端连接NPN型功率开关管的集电极，NPN型功率开关管的基极与第一电阻的另一端相连后连接至控制单元，第二电阻的另一端连接至控制单元。
优选地，所述的控制单元包括漏端相连的两个MOS管，一个MOS管为N沟道MOS管，且另一个MOS管为P沟道MOS管，以所述的N沟道MOS管作为启动开关，所述的N沟道MOS管的栅端连接栅端控制信号，且N沟道MOS管的源端接地，所述的P沟道MOS管的源端和栅端连接至均衡单元。
优选地，所述的控制单元包括漏端相连的两个MOS管，一个MOS管为N沟道MOS管，且另一个MOS管为P沟道MOS管，以所述的P沟道MOS管作为启动开关，所述的P沟道MOS管的栅端连接栅端控制信号，且P沟道MOS管的源端接电源，所述的N沟道MOS管的源端和栅端连接至均衡单元。
本发明还涉及一种采用所述的充电电池组均衡控制电路的均衡控制方法，通过栅端控制信号控制启动开关的通断，通过与所述的均衡开关相连的电阻上的压降控制所述的均衡开关的通断，当启动开关导通时，若与所述的均衡开关相连的电阻上的压降超过阈值电压，所述的均衡开关导通，以产生放电电流对所述的电池进行放电。
发明的有益效果
本发明同现有技术相比，其优点在于：提供了一种充电电池组均衡控制电路及均衡控制方法，以解决对多组充电电池充电或放电过程中出现的不均衡现象，能够对电池组中的多个单体电池同时地分别进行均衡，其设置有相对应的充电电池组模块、均衡模块和控制模块，均衡模块中的均衡单元分别与充电电池并联，用于对电池进行均衡控制；控制器中的控制单元用于控制均衡模块中的均衡单元的开启或关断，控制器模块结构简单，驱动电路器件少，降低了产品的制造成本；并且，通过本发明的技术方案，不仅确保电池组能够均衡充电，保证电池的安全性和稳定性，还能同时对多个充电电池串联组成的电池组进行均衡，制造成本低，可以适用于不同类型的充电电池组。
附图说明
图1示例性示出了为一种电池均衡控制电路的示意图。
图2示例性示出了另一种电池均衡控制电路的示意图。
图3示例性示出了本发明实施例1的电路示意图。
图3-1示例性示出了本发明实施例1对单体电池的均衡控制电路图。
图4示例性示出了本发明实施例2的电路示意图。
图4-1示例性示出了本发明实施例2对单体电池的均衡控制电路图。
图5示例性示出了本发明实施例3的电路示意图。
图5-1示例性示出了本发明实施例3对单体电池的均衡控制电路图。
图6示例性示出了本发明实施例4的电路示意图。
图6-1示例性示出了本发明实施例4对单体电池的均衡控制电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置及方法的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
所述的充电电池组均衡控制电路，包括充电电池组模块、均衡模块和控制模块，所述的充电电池组模块包括至少两个相互串联的电池，所述的均衡模块设有与电池相对应的均衡单元，所述的控制模块设有与电池相对应的控制单元其中，所述的均衡单元包括一个电阻和一个均衡开关，所述的均衡开关与所述的电阻相连并能根据所述的电阻上的压降变换通断状态；所述的控制单元包括一个启动开关，所述的启动开关与栅端控制信号相连，并能根据所述的栅端控制信号变换通断状态。
所述的均衡单元用于对相对应的电池进行均衡操作，其包括一个限流电阻、两个电阻和一个均衡开关，所述的限流电阻与所述的均衡开关串联，一个电阻与所述的限流电阻相串联并连接至控制单元，另一个电阻与所述的均衡开关相连并连接至控制单元，并且，优选地，每两个均衡单元可以共用一个所述的电阻，从而降低电路的成本以及占用范围。均衡开关可以采用P沟道增强型MOS管、N沟道增强型MOS管、PNP型功率开关管或NPN型功率开关管，以下分别进行示例说明。
采用P沟道增强型MOS管作为均衡开关时，任意电池的一端连接P沟道增强型MOS管的源端以及第二电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第一电阻的一端，限流电阻的另一端连接P沟道增强型MOS管的漏端，P沟道增强型MOS管的栅端与第二电阻的另一端相连后连接至控制单元，第一电阻的另一端连接至控制单元。
采用N沟道增强型MOS管作为均衡开关时，任意电池的一端连接N沟道增强型MOS管的源端以及第一电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第二电阻的一端，限流电阻的另一端连接N沟道增强型MOS管的漏端，N沟道增强型MOS管的栅端与第一电阻的另一端相连后连接至控制单元，第二电阻的另一端连接至控制单元。
采用PNP型功率开关管作为均衡开关时，任意电池的一端连接PNP型功率开关管发射极以及第二电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第一电阻的一端，限流电阻的另一端连接PNP型功率开关管的集电极，PNP型功率开关管的基极与第二电阻的另一端相连后连接至控制单元，第一电阻的另一端连接至控制单元。
采用NPN型功率开关管作为均衡开关时，任意电池的一端连接NPN型功率开关管的发射极以及第一电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第二电阻的一端，限流电阻的另一端连接NPN型功率开关管的集电极，NPN型功率开关管的基极与第一电阻的另一端相连后连接至控制单元，第二电阻的另一端连接至控制单元。
所述的控制单元用于控制所述的电路的开启与关闭，其包括漏端相连的两个MOS管，一个MOS管为N沟道MOS管，且另一个MOS管为P沟道MOS管，其中任一的MOS管可以被用作启动开关并与栅端控制信号相连，以下对其进行示例说明。
当以所述的N沟道MOS管作为启动开关时，所述的N沟道MOS管的栅端连接栅端控制信号，且N沟道MOS管的源端接地，所述的P沟道MOS管的源端和栅端连接至均衡单元。
当以所述的P沟道MOS管作为启动开关时，所述的P沟道MOS管的栅端连接栅端控制信号，且P沟道MOS管的源端接电源，所述的N沟道MOS管的源端和栅端连接至均衡单元。
在使用所述的电路进行均衡操作时，通过栅端控制信号控制启动开关的通断，通过与所述的均衡开关相连的电阻上的压降控制所述的均衡开关的通断，当启动开关导通时，若与所述的均衡开关相连的电阻上的压降超过阈值电压，所述的均衡开关导通，以产生放电电流对所述的电池进行放电。
以下，进一步地结合附图示例性示出四个本发明的优选实施例。
实施例一
本实施例示例性提供了第一种充电电池组均衡控制电路100。参考图3所示，在本实施例中，所述的充电电池组均衡控制电路100包括三个相对应设置的模块：充电电池组模块110、均衡模块120和控制器模块130。
其中，所述的充电电池组模块110包括N个串联的电池：电池BAT1～电池BATN；所述的均衡模块120包括与所述的N个电池相对应的N个均衡单元：均衡单元1 ～均衡单元N，每个均衡单元分别用于调节相对应的单体电池的电压，均衡模块120中的每一个均衡单元在结构上都是相同的，包括1个限流电阻121、1个的P沟道增强型MOS管122以及两个电阻， 其中，P沟道增强型MOS管122在本实施例中用作均衡电子开关，并且相邻的两个均衡单元共用其中的一个电阻，例如，对于均衡单元1，其包括第一电阻123_1和第二电阻123_2，第二电阻123_2与均衡单元2共用；对于均衡单元N，其包括第一电阻123_N和第二电阻123_N+1，第一电阻123_N与均衡单元N-1共用。控制器模块130包括与N各均衡单元相对应的N个控制器：控制器1～控制器N，控制模块130中的每一个控制单元在结构上都是相同的，包括1个P沟道MOS管132和1个N沟道MOS管131，其中N沟道MOS管131作为启动均衡电路的启动开关。
具体地，电池组模块110的N个电池：电池BAT1～电池BATN的正负级依次串联，且电池组模块110中的N个电池的正极分别与均衡模块120中相对应于N个电池设置的均衡单元1～均衡单元N中的P沟道增强型MOS管122的源端Ｓ以及第二电阻123_2～电阻123_N+1的一端相连；电池组110中的N个电池的负极分别与均衡模块120中相对应于N个电池设置的均衡单元1 ～均衡单元N中的限流电阻121的一端相连，同时分别与第一电阻123_1～第一电阻123_N的一端相连。
均衡模块120的均衡单元1 ～均衡单元N中的P沟道增强型MOS管122的漏端Ｄ分别与该均衡单元中的限流电阻121的另一端相连，控制模块130的相对应于N个均衡单元设置的控制单元中的P沟道MOS管132的栅端Ｇ分别与第一电阻123_1～第一电阻123_N的另一端相连；N个控制单元中的P沟道MOS管132的源端S分别与相对应N个均衡单元的第二电阻123_2～第二电阻123_N+1的另一端以及P沟道增强型MOS管122的栅端相连。
并且，N个控制单元中的P沟道MOS管132的漏端D分别与该控制单元中的N沟道MOS管131的漏端D相连，N个控制单元中的N沟道MOS管131的源端S接地GND，N个控制单元中的N沟道MOS管131的栅端Ｇ分别由栅端控制信号Φ１～ΦN控制。
参考图3-1，以第一路相对应设置的电池BAT1、均衡单元1和控制单元1为例进行说明，电池BAT1与均衡单元1并联，具体地，电池BAT1的正极与均衡单元1中的P沟道增强型MOS管122的源端S相连，也与第二电阻123_2的一端相连。电池BAT1的负极与均衡单元1中的限流电阻121的一端相连，同时与第一电阻123_1的一端相连。均衡单元1中的P沟道增强型MOS管122的漏端D与限流电阻121的另一端相连， P沟道增强型MOS管122的栅端G与第二电阻123_2的另一端相连，同时与控制单元1中的P沟道MOS管132的源端S相连，P沟道MOS管132的漏端D与控制单元1中的N沟道MOS管131的漏端D相连。P沟道MOS管132的栅端G与第一电阻123_1的另一端相连。控制单元1中的N沟道MOS管131的源端S接地GND， N沟道MOS管131的栅端G接栅端控制信号Φ1，栅端控制信号Φ1与电压检测电路相关，根据电压检测的实际情况控制N沟道MOS管131的导通与关断。
本实施例中，充电电池组均衡控制电路100对电池实现均衡的工作过程如下所示：参考图3，在充电过程中，当检测电路检测到一节或多节充电电池的端电压高于预设值，均衡电路对高于预设值的电池进行放电，减缓其充电速度以等待其他节电池充电，最终在充电电池组所有的电池电压达到预设值后停止均衡。
同样以图3-1中示出的第一路相对应设置的电池BAT1、均衡单元1和控制单元1为例进行说明，均衡控制电路对电池电压实现均衡的工作过程为：在充电过程中，当检测电路检测到一节或多节充电电池BAT的端电压高于预设值，此时栅端控制信号Φ1变为高电平使得控制单元1中的N沟道MOS管131开关管导通，电池的端电压经第二电阻123_2，PMOS管132和NMOS管131形成对地通路，产生电流，均衡开关P沟道增强型MOS管122的导通或关断与第二电阻123_2上的压降有关，当第二电阻123_2上的压降大于均衡开关P沟道增强型MOS管122的阈值电压时，均衡开关P沟道增强型MOS管 122导通，使得一个放电电流流过均衡单元1，均衡单元1将对高于预设值的电池BAT1进行放电，减缓其充电速度，从而降低了电池BAT1的充电电流，对电池BAT1的电压实现均衡。当电池BAT1的端电压放电到预设值时，检测电路检测到信号时，控制单元1中的N沟道MOS管131的栅端G的栅端控制信号Φ1变为低电平，N沟道MOS管131关断，第二电阻123_2上的压降为0，均衡开关P沟道增强型MOS管122关断，均衡电路停止工作。
实施例二
本实施例示例性提供了第二种充电电池组均衡控制电路200，参考图4，本实施例中的充电电池组均衡控制电路200与实施例一中所述的充电电池组均衡控制电路100结构类似，充电电池组均衡控制电路200同样也是包括相对应设置的三部分：电池组模块210、均衡模块220和控制模块230。不同之处在于，充电电池组均衡控制电路100中所使用的均衡开关是P沟道增强型MOS管，控制单元内部用于启动均衡电路的开关管为N沟道MOS管，而本实施例的充电电池组均衡控制电路200中使用的均衡开关是N沟道增强型MOS管，控制单元内部用于启动均衡电路的开关管为P沟道MOS管。
具体地，电池组模块210的N个电池：电池BAT1～电池BATN的正负级依次串联，电池组210中的N个电池的正极分别与均衡模块220相对应设置的N个均衡单元1 ～均衡单元N中的限流电阻221的一端相连，同时分别与第二电阻223_2～电阻223_N+1的一端相连， N个电池的负极分别与均衡模块220相对应设置的N个均衡单元1 ～均衡单元N中的Ｎ沟道增强型MOS管222的源端S以及第一电阻223_1～第一电阻223_N的一端相连。
均衡模块220的均衡单元1 ～均衡单元N中的Ｎ沟道增强型MOS管222的漏端D与限流电阻221的另一端相连，控制模块230的N个控制单元中的Ｎ沟道MOS管232的栅端G分别与均衡模块220中相对应的均衡单元1 ～均衡单元N中的第二电阻223_2～第二电阻223_N+1的另一端相连，Ｎ沟道MOS管232的源端S与均衡模块220中相对应的均衡单元1 ～均衡单元N中的第一电阻223_1～第一电阻223_N的另一端相连。
控制模块230的N个Ｎ沟道MOS管232的漏端D与相对应的 N个控制单元中的P沟道MOS管231的漏端D相连。N个控制单元中的P沟道MOS管231的源端S接电源VCC， N个控制单元中的P沟道MOS管231的栅端G分别由栅端控制信号Φ1～ΦN控制。
本实施例中的充电电池组均衡控制电路200对电池实现均衡的工作过程与实施例一的工作过程类似，请参考实施例一的说明，本处不再赘述。
实施例三
本实施例示例性提供了第三种充电电池组均衡控制电路300，参考图5，本实施例中的充电电池组均衡控制电路300与前述的充电电池组均衡控制电路100和充电电池组均衡控制电路200结构类似，充电电池组均衡控制电路300包括相对应设置的三部分：电池组模块310、均衡模块320和控制模块330。不同之处在于充电电池组均衡控制电路300中所使用的均衡开关是PNP型功率开关管322。
具体地，所述的电池组模块310的N个电池：电池BAT1～电池BATN的正负级依次串联，N个电池的正极分别与均衡模块320中相对应设置的N个PNP型功率开关管322的发射极e以及第二电阻323_2～第二电阻323_N+1的一端相连，N个电池的负极分别与均衡模块320中的限流电阻321的一端以及第一电阻323_1～第一电阻323_N的一端相连。
N个PNP型功率开关管322的集电极c分别与限流电阻321的另一端相连，均衡模块320中的N个PNP型功率开关管322的基极b分别与第二电阻323_2～第二电阻323_N+1的另一端以及控制模块330的P沟道MOS管的332的源端S相连。控制模块330的P沟道MOS管332的栅端G分别与第一电阻323_1～第一电阻323_N的另一端相连。
控制模块330的P沟道MOS管332的漏端D与控制模块330的N沟道MOS管331的漏端D相连。控制模块330的N沟道MOS管331的源端S接地；控制模块330的N沟道MOS管331的栅端G分别由栅端控制信号Φ1～ΦN控制。
参考图5-1，以第一路相对应设置的电池BAT1、均衡单元1和控制单元1为例进行说明，电池BAT1与均衡单元1并联。电池BAT1的正极与均衡单元1中的均衡开关PNP型功率开关管322的发射极e 以及电阻323_2的一端相连。电池BAT1的负极与均衡单元1中的限流电阻321的一端相连，同时与第一电阻323_1的一端相连。均衡单元1中的均衡开关PNP型功率开关管322的集电极c与限流电阻321的另一端相连。均衡单元1中的均衡开关PNP型功率开关管322基极b 与第二电阻123_2的另一端相连，同时与控制单元1中的P沟道MOS管332的源端S相连。控制单元1中的P沟道MOS管332的漏端D与控制单元1中的N沟道MOS管331的漏端D相连。控制单元1中的P沟道MOS管332的栅端G与第一电阻323_1的另一端相连。控制单元1中的N沟道MOS管331的源端S接地GND。控制单元1中的N沟道MOS管331的栅端G接栅端控制信号Φ1，栅端控制信号Φ1与电压检测电路有关，根据电压检测的实际情况控制N沟道MOS管331的导通与关断。
本实施例充电电池组均衡控制电路300对电池实现均衡的工作过程如下所示：参考图5，在充电过程中，当检测电路检测到一节或多节充电电池的端电压高于预设值，均衡电路将高于预设值的电池进行放电，减缓其充电速度以等待其他节电池充电，最终在充电电池组所有的电池电压达到预设值后停止均衡。
同样以图5-1中示出的第一路相对应设置的电池BAT1、均衡单元1和控制单元1为例进行说明，均衡控制电路对电池电压实现均衡的工作过程为：在充电过程中，当检测电路检测到充电电池BAT1的端电压高于预设值，此时栅端控制信号Φ1变为高电平使得控制单元1中的N沟道MOS管331开关管导通，电池的端电压经第二电阻323_2、P沟道MOS管332和N沟道MOS管331形成通路，产生电流，均衡开关PNP型功率开关管322的导通或关断与第二电阻323_2上的压降有关，当第二电阻323_2上的压降大于均衡开关PNP型功率开关管322的开启电压时 ，均衡开关PNP型功率开关管322管导通，使得一个放电电流流过均衡单元1，均衡单元1将对高于预设值的电池BAT1进行放电，减缓其充电速度，从而降低了电池BAT1的充电电流，对电池BAT1的电压实现均衡。当电池BAT1的端电压放电到预设值时，检测电路检测到信号时，控制单元1中的N沟道MOS管331的栅端G的栅端控制信号Φ1变为低电平，N沟道MOS管331关断，第二电阻323_2上的压降为0，均衡开关PNP型功率开关管322关断，均衡电路停止工作。
实施例四
本实施例提供了第四种充电电池组均衡控制电路400，参考图6，充电电池组均衡控制电路400与充电电池组均衡控制电路300结构类似，也包括相对应设置的三部分：电池组模块410，均衡模块420，控制模块430。不同之处在于充电电池组均衡控制电路300中所使用的均衡开关是PNP型功率开关管322，而充电电池组均衡控制电路400中所使用均衡开关是NPN型功率开关管422。。
具体的，所述的电池组模块410的N个电池：电池BAT1～电池BATN的正负级依次串联，N个电池的正极分别与均衡模块420中的对应于电池设置的均衡单元中的限流电阻421的一端以及第二电阻423_2～第二电阻423_N+1的一端相连，N个电池的负极与均衡模块420中的N个NPN功率开关管422的发射极e以及第一电阻423_1～第一电阻423_N的一端相连。
均衡模块420中的N个NPN型功率开关管422的集电极c分别与限流电阻421的另一端相连，均衡模块420中的N个NPN型功率开关管422的基极b分别与第一电阻423_1～第一电阻423_N的另一端以及控制模块430的N沟道MOS管的432的源端S相连。控制模块430的N沟道MOS管的432的栅端G分别与第二电阻423_2～第二电阻423_N+1的另一端相连。
控制模块430的N沟道MOS管432的漏端D与控制模块430的P沟道MOS管431的漏端D相连，控制模块430的P沟道MOS管431的源端S接电源VCC，控制模块330的P沟道MOS管431的栅端G分别由栅端控制信号Φ1～ΦN控制。
本实施例充电电池组均衡控制电路400对电池实现均衡的工作过程与实施例三的工作过程类似，请参考实施例三的说明，本处不再赘述。
以上所述的“～”表示省略的器件的编号是连续的整数，“N”表示器件的数量，为大于等于2的自然数。
上述所述的四种实施例仅代表了本发明的优选实施例，允许本领域的其他技术人员在理解本发明的技术方案后在结构、器件、布局上适当修改后使用，并且在不背离本发明的原理的情况下，可以用于特定的环境或者工作中。凡是未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上四种实施例所作的任何修改，等同变化及修饰，均需要落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电池组均衡控制电路，包括充电电池组模块，所述的充电电池组模块包括至少两个相互串联的电池，其特征在于还包括与所述的电池相对应的均衡单元和控制单元，其中，
所述的均衡单元包括一个电阻和一个均衡开关，所述的均衡开关与所述的电阻相连并能根据所述的电阻上的压降变换通断状态；
所述的控制单元包括一个启动开关，所述的启动开关与栅端控制信号相连，并能根据所述的栅端控制信号变换通断状态。
2.如权利要求1所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于所述的均衡单元包括一个限流电阻、两个电阻和一个均衡开关，所述的限流电阻与所述的均衡开关串联，一个电阻与所述的限流电阻相串联并连接至控制单元，另一个电阻与所述的均衡开关相连并连接至控制单元。
3.如权利要求2所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于每两个均衡单元共用一个所述的电阻。
4.如权利要求1所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于采用P沟道增强型MOS管作为均衡开关，任意电池的一端连接P沟道增强型MOS管的源端以及第二电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第一电阻的一端，限流电阻的另一端连接P沟道增强型MOS管的漏端，P沟道增强型MOS管的栅端与第二电阻的另一端相连后连接至控制单元，第一电阻的另一端连接至控制单元。
5.如权利要求1所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于采用N沟道增强型MOS管作为均衡开关，任意电池的一端连接N沟道增强型MOS管的源端以及第一电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第二电阻的一端，限流电阻的另一端连接N沟道增强型MOS管的漏端，N沟道增强型MOS管的栅端与第一电阻的另一端相连后连接至控制单元，第二电阻的另一端连接至控制单元。
6.如权利要求1所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于采用PNP型功率开关管作为均衡开关，任意电池的一端连接PNP型功率开关管发射极以及第二电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第一电阻的一端，限流电阻的另一端连接PNP型功率开关管的集电极，PNP型功率开关管的基极与第二电阻的另一端相连后连接至控制单元，第一电阻的另一端连接至控制单元。
7.如权利要求1所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于采用NPN型功率开关管作为均衡开关，任意电池的一端连接NPN型功率开关管的发射极以及第一电阻的一端，所述的任意电池的另一端连接限流电阻的一端和第二电阻的一端，限流电阻的另一端连接NPN型功率开关管的集电极，NPN型功率开关管的基极与第一电阻的另一端相连后连接至控制单元，第二电阻的另一端连接至控制单元。
8.如权利要求1所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于所述的控制单元包括漏端相连的两个MOS管，一个MOS管为N沟道MOS管，且另一个MOS管为P沟道MOS管，以所述的N沟道MOS管作为启动开关，所述的N沟道MOS管的栅端连接栅端控制信号，且N沟道MOS管的源端接地，所述的P沟道MOS管的源端和栅端连接至均衡单元。
9.如权利要求1所述的充电电池组均衡控制电路，其特征在于所述的控制单元包括漏端相连的两个MOS管，一个MOS管为N沟道MOS管，且另一个MOS管为P沟道MOS管，以所述的P沟道MOS管作为启动开关，所述的P沟道MOS管的栅端连接栅端控制信号，且P沟道MOS管的源端接电源，所述的N沟道MOS管的源端和栅端连接至均衡单元。
10.采用如权利要求1-9任一所述的充电电池组均衡控制电路的均衡控制方法，其特征在于通过栅端控制信号控制启动开关的通断，通过与所述的均衡开关相连的电阻上的压降控制所述的均衡开关的通断，当启动开关导通时，若与所述的均衡开关相连的电阻上的压降超过阈值电压，所述的均衡开关导通，以产生放电电流对所述的电池进行放电。
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