CN201821125U - 一种锂离子电池均衡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池均衡电路，所述均衡电路设置于N个串联电池之间，包括：N个MOS管、N个储能电感、N个滤波电容、N个续流二极管，以及MOS管控制电路，N≥2；其中，一个滤波电容与一个电池并联，一个MOS管与一个储能电感串联后并联于该电池两端；一个续流二极管的一端与该储能电感连接，另一端连接于该电池的总正或总负；MOS管控制电路与N个MOS管分别连接，控制各个MOS管的开通关断；本实用新型可以利用简单的电路元件，实现电池组串联电池的电压均衡，无论在何种状态下，都可以将电压高的电池的电量直接输送到电压低的电池中，从而实现电池的快速均衡。

Description

一种锂离子电池均衡电路

技术领域

本实用新型涉及电学技术领域，尤其涉及一种锂离子电池均衡电路。

背景技术

目前，锂离子电池一般被串联使用以提供较高的输出电压和较大的电能容量来满足负载驱动的需求。但由于目前工艺条件限制，单体电池之间往往存在一定的差异，经过多次充放电循环以后，电池之间电压差会越来越大，造成串联电池总的有效容量变小，影响电池组使用性能和寿命。

为了解决电池串联使用过程中由于单体电池间电压不平衡带来的问题，需要采用均衡电路来保证电池电压的一致性。锂离子电池的均衡电路一般分为电阻分流法、电容(电感)切换均衡法、多绕组变压器均衡法几种，且在实际使用中都存在各自的缺点，电阻分流法分流电流不能过大，否则会导致发热严重，且均衡效果很差；电容(电感)切换法虽然可以实现无损均衡，但控制电路相当复杂且均衡速度慢；多绕组变压器均衡法受实际应用中变压器漏感的影响，也无法提供相同的均衡电压。采用上述各种均衡方式，都会造成均衡效果不理想、均衡效果差，最终影响电池的充放电容量及使用寿命。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种锂离子电池均衡电路，用以解决现有均衡电路存在的均衡效果差进而影响电池的充放电容量及使用寿命的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种锂离子电池均衡电路，所述均衡电路设置于N个串联电池之间，包括：N个MOS管、N个储能电感、N个滤波电容、N个续流二极管，以及MOS管控制电路，N≥2；其中，一个滤波电容与一个电池并联，一个MOS管与一个储能电感串联后并联于该电池两端；一个续流二极管的一端与该储能电感连接，另一端连接于该电池的总正或总负；MOS管控制电路与N个MOS管分别连接，控制各个MOS管的开通关断。

进一步地，当有电池的电压超过电池电压平均值预定限度后，MOS管控制电路控制与该电池并联的MOS管开始周期性开通关断，在MOS管开通过程中，与该电池并联的储能电感中的电流增加，电池能量储存在该储能电感中；在MOS管关断过程中，该储能电感中储存的电池能量通过与该储能电感相连的续流二极管向相关联电池释放，当该节电池电压回归到电池电压平均值偏差范围内时，控制MOS管关断，电池停止均衡。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型可以利用简单的电路元件，实现电池组串联电池的电压均衡，无论在何种状态下，都可以将电压高的电池的电量输送到电压低的电池中，从而实现电池的快速均衡。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本实用新型的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。

本实用新型所述均衡电路包括N(N≥2)个相串联的电池，电池之间连接有电压均衡电路，所述均衡电路由N个MOS管(Q1～QN)、N个储能电感(L1～LN)、N个滤波电容(C1～CN)、N个续流二极管(D1～DN)，以及MOS管控制电路组成。

在本实用新型所述均衡电路中，作为能量转移载体的储能电感与作为开关管的MOS管串联后并联在电池两端，当其中某节电池电压与平均电压的差值超过平均电压平均值的预定限度(如1％)后，与该电池并联的MOS开始周期性开通关断，在MOS管开通过程中，与电池并联的储能电感中的电流开始增加，电池能量储存在储能电感中；在MOS管关断的过程中，储能电感中储存的能量通过续流二极管向相关联电池释放，提高电池电压。当该节电池电压回归到电池电压平均值10mV以内时，控制MOS管关断，电池停止均衡。该电路可以同时对所有电压超过平均电压1％的电池进行能量转移，因此均衡速度快，均衡精度高，最终保证所有电池电压均在电池组电压平均值范围内，实现电池组内电池电压的均衡一致。

以下将举例对本实用新型进行进一步说明。

如图1所示，图1为本实用新型第一实施例的电路结构示意图，即两节电池串联的结构示意图，具体连接关系如下：

电池BT1和电池BT2串联，并且电池BT1和电池BT2之间连接有均衡电路，所述均衡电路由滤波电容C1和滤波电容C2、MOS管Q1和MOS管Q2、储能电感L1和储能电感L2、续流二极管D1和续流二极管D2，以及MOS控制电路组成；其中，滤波电容C1与电池BT1并联，MOS管Q1与储能电感L1串联后并联于电池BT1两端，续流二极管D1一端与储能电感L1连接，另一端连接于电池BT1的总正或总负；滤波电容C2与电池BT2并联，MOS管Q2与储能电感L2串联后并联于电池BT2两端，续流二极管D2一端与储能电感L2连接，另一端连接于电池BT2的总正或总负；MOS管控制电路分别与MOS管Q1和MOS管Q2连接，用来控制MOS管Q1和MOS管Q2的开通关断。

以上本实用新型第一实施例所述电路的工作原理如下：

当电池BT2电压高时，MOS管控制电路控制MOS管Q2以固定频率开通关断，在MOS管Q2开通时，电池BT2给储能电感L2充电，当MOS管Q2关断时，储能电感L2中储存的能量通过续流二极管D2经滤波电容C1给电池BT1充电，提高电池BT1的电压，实现两个电池的电压均衡一致；当电池BT1高时，MOS管控制电路控制MOS管Q1开通关断，在MOS管Q1开通时，电池BT1给储能电感L1充电，当MOS管Q1关断时，储能电感L1中储存的能量通过续流二极管D1经滤波电容C2给电池BT2充电，提高电池BT2的电压，实现两个电池的电压均衡一致。

如图2所示，图2为本实用新型第二实施例的电路结构示意图，即七节电池串联的结构示意图，具体连接关系如下：

电池BT1～电池BT7串联，并且电池BT1～电池BT7之间连接有均衡电路，所述均衡电路由滤波电容C1～滤波电容C7、MOS管Q1～MOS管Q7、储能电感L1～储能电感L7、续流二极管D1～续流二极管D7，以及MOS控制电路组成；本实用新型第二实施例的具体电路结构与第一实施例类似，本领域技术人员可以根据图2轻易推导得出，因此此处不再赘述。

本实用新型第二实施例的工作原理与图1中电路的工作原理是一致的，例如，假设电池BT6和BT3电压过高，MOS管控制电路控制MOS管Q3和Q6以固定频率开通关断，在MOS管Q3和Q6开通过程中，储能电感L3和L6电流增大，储能增加，在MOS管Q3和Q6关断时，储能电感L3通过续流二极管D3给电池BT4-BT7充电，储能电感L6通过续流二极管D6给电池BT1-BT5充电，经过多次循环后，1、2、4、5、7的电压必然升高，由于能量守恒3、6自然下降，这样多次循环后，1、2、4、5、7的电压必然升高，由于能量守恒3、6自然下降，就可以实现在降低BT3、BT6电压的同时，提高其余相关联电池的电压。

综上所述，本实用新型提供了一种锂离子电池均衡电路，在整组串联电池中，可以实现电池电量由电压较高的电池向电压较低的电池的直接转移，不需要经过中间电池或其它器件作为电量传递的载体，该电路采用储能电感L1～LN做能量转移器件，MOS管Q1～QN及续流二极管D1～DN做开关控制器件，滤波电容C1～CN做高频滤波，通过MOS管控制电路控制MOS管开关将高电压电池能量储存在电感中，然后由储能电感通过续流二极管将电量输送到低电压电池，对低电压电池进行能量补充，从而实现电池电压的均衡一致。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种锂离子电池均衡电路，其特征在于，所述均衡电路设置于N个串联电池之间，包括：N个MOS管、N个储能电感、N个滤波电容、N个续流二极管，以及MOS管控制电路，N≥2；其中，一个滤波电容与一个电池并联，一个MOS管与一个储能电感串联后并联于该电池两端；一个续流二极管的一端与该储能电感连接，另一端连接于该电池的总正或总负；MOS管控制电路与N个MOS管分别连接，控制各个MOS管的开通关断。 

Images