CN207732462U - 电池均衡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池均衡电路，所述电池均衡电路包括开关控制电路和电池放电电路，所述开关控制电路接收表征每节电池两端电压差的电池电压信号，当某节电池电压达到阈值电压时，则控制开关控制电路中相应开关导通，开关控制电路中相邻的两个开关不同时导通；当开关控制电路中某个开关导通时，所述电池放电电路中相应放电管导通，以实现对相应电池放电，相邻两节电池不同时放电。本实用新型中所述开关控制电路集成在片内时，可以减少芯片引脚，简化电池均衡电路设计方案。

Description

电池均衡电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种电池均衡电路。

背景技术

一个电池组包括多节电池，由于实际生产工艺的问题，每个单体电池之间都有差异，电池组充放电过程也会造成每节电池上电压和容量的不同。如图1，示意了现有技术电池均衡电路，以均衡三节电池电压为例，包括：电池V1、电池V2、电池V3(V1、V2、V3同时表征各节电池电压大小)，电池放电电路U01、开关控制电路U02和比较电路U03。所述电池放电电路U01中包括三个电池放电模块，每个电池对应一个电池放电模块。电池V1对应的电池放电模块包括：电阻R1、R4、R5，放电管M1和电容C1，电阻R1第一端连接电池V1阳极和电阻R4第一端，电阻R1第二端连接放电管M1漏极，放电管M1源极连接电池V1阴极和电阻R5第一端，电容C1两端分别连接电阻R4第二端和电阻R5第二端；电池V2对应的电池放电模块包括：电阻R2、R5、R6，放电管M2和电容C2，电阻R2第一端连接电池V2阳极和电阻R5第一端，电阻R2第二端连接放电管M2漏极，放电管M2源极连接电池V2阴极和电阻R6第一端，电容C2两端分别连接电阻R5第二端和电阻R6第二端；电池V3对应的电池放电模块包括：电阻R3、R6、R7，放电管M3和电容C3，电阻R3第一端连接电池V3阳极和电阻R6第一端，电阻R3第二端连接放电管M3漏极，放电管M3源极连接电池V3阴极和电阻R7第一端，电容C3两端分别连接电阻R6第二端和电阻R7第二端。所述开关控制电路U02包括六个开关k1、k2、......、k6和比较电路U03，电池V1对应开关k1、k2，电池V2对应开关k3、k4，电池V3对应开关k5、k6。开关k1第一端连接电容C1第一端和比较电路U03，开关k2第一端连接电容C1第二端和比较电路U03，开关k1第二端和开关k2第二端相连，其连接端连接放电管M1栅极；开关k3第一端连接电容C2第一端和比较电路U03，开关k4第一端连接电容C2第二端和比较电路U03，开关k3第二端和开关k4第二端相连，其连接端连接放电管M2栅极；开关k5第一端连接电容C3第一端和比较电路U03，开关k6第一端连接电容C3第二端和比较电路U03，开关k5第二端和开关k6第二端相连，其连接端连接放电管M3栅极。以上电阻R1和放电管M1、R2和放电管M2、R3和放电管M3还可以用电流源替代。

比较电路U03接收每节电池上电压，将每节电池上电压分别与基准电压Vref相比，当某节电池电压，例如，V1＞Vref时，比较电路输出比较信号Q1、Q1’分别控制开关k1闭合，k2断开，放电管M1的栅极电压被拉高，放电管M1导通，电池通过电阻R1放电。当电池V1放电一段时间后，开关k1断开，k2闭合，电阻R5两端电压不足以使放电管M1导通，电池V1停止放电。电容C1用来滤除电池V1充放电或热插拔过程中产生的尖峰电压。电池V1、V2、V3可同时放电。

对于N节电池的应用，需要2N个开关k₁、k₂、......、k_2N，当开关控制电路即开关和比较电路集成在片内时，需要2N+1个芯片引脚，芯片设计和封装的成本较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池均衡电路及控制方法，用于解决现有技术存在的芯片设计和封装成本较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池均衡电路，包括：

开关控制电路，所述开关控制电路接收表征每节电池两端电压差的电池电压信号，当某节电池电压达到阈值电压时，则控制开关控制电路中相应开关导通，开关控制电路中相邻的两个开关不同时导通；

电池放电电路，当开关控制电路中某个开关导通时，电池放电电路中相应放电管导通，以实现对相应电池放电，相邻两节电池不同时放电。

可选的，奇数节电池可以同时放电；偶数节电池可以同时放电。

可选的，所述开关控制电路包括比较电路和与电池一一对应的多个开关，所述比较电路将每节电池电压分别与阈值电压进行比较，得到相应的比较信号，所述比较信号作为相应开关的控制信号。

可选的，所述的开关控制电路集成在片内，所述开关控制电路中每个开关的两端引出作为芯片引脚。

可选的，所述的电池放电电路包括多个电池放电模块，每节电池对应一个电池放电模块，每个电池放电模块与所述多个开关一一对应连接。

可选的，所述电池放电模块包括放电管和第一电阻，所述放电管和第一电阻组成串联电路，所述串联电路并联在相应电池两端，所述第一电阻用来给电池放电；某节电池电压达到阈值电压时，相应电池放电模块中的放电管闭合，相应的电池放电。

可选的，所述电池放电模块包括第一电流源，所述第一电流源并联在相应电池两端，所述第一电流源用来给电池放电；某节电池电压达到阈值电压时，相应电池放电模块中的电流源闭合，相应的电池放电。

可选的，所述电池放电模块还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻第一端连接电池的正极和所述串联电路第一端，所述第二电阻第二端连接所述开关控制电路中相应开关的第一端；所述第三电阻第一端连接相应电池的负极和所述串联电路第二端，所述第三电阻第二端连接所在电池模块中放电管的控制端和所述开关控制电路中相应开关的第二端；其中一个电池放电模块中的第三电阻作为相邻电池放电模块中的第二电阻。

可选的，其中一个开关导通时，相应第三电阻上产生压降用以驱动相应开关管导通。

可选的，所述电池放电模块还包括电容，所述电容两端分别连接所述第二电阻第二端和所述第三电阻第二端，并与所述开关控制电路中相应的开关并联；所述第二电阻和所述电容组成滤波电路。

与现有技术相比，本实用新型之技术方案具有以下优点：某节电池电压达到阈值电压时，则控制相应开关导通，两个相邻的开关不同时导通；某个开关导通时，相应的放电管通断，以实现对相应电池放电，相邻两节电池不同时放电，本实用新型所述的开关控制电路集成在片内时，减少了芯片引脚，简化了电池均衡电路的设计方案。

附图说明

图1为现有技术电池均衡电路示意图；

图2为本实用新型电池均衡电路示意图；

图3为图2中比较电路示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图2所示，示意了本实用新型电池均衡电路，以均衡三节电池电压为例，包括：电池V1、电池V2、电池V3(V1、V2、V3同时表征各节电池电压大小)，电池放电电路U1、开关控制电路U2。所述电池放电电路U1中包括三个电池放电模块，每个电池对应一个放电模块。电池V1对应的电池放电模块包括：电阻R1、R4、R5，放电管M1和电容C1，所述放电管可以为晶体管、晶闸管、MOS管等，这里以MOS管为例，电阻R1第一端连接电池V1阳极和电阻R4第一端，电阻R1第二端连接放电管M1漏极，放电管M1源极连接电池V1阴极和电阻R5第一端，放电管M1栅极连接电阻R5第二端，电容C1两端分别连接电阻R4第二端和电阻R5第二端；电池V2对应的电池放电模块包括：电阻R2、R5、R6，放电管M2和电容C2，电阻R2第一端连接电池V2阳极和电阻R5第一端，电阻R2第二端连接放电管M2漏极，放电管M2源极连接电池V2阴极和电阻R6第一端，放电管M2栅极连接电阻R6第二端，电容C2两端分别连接电阻R5第二端和电阻R6第二端；电池V3对应的电池放电模块包括：电阻R3、R6、R7，放电管M3和电容C3，电阻R3第一端连接电池V3阳极和电阻R6第一端，电阻R3第二端连接放电管M3漏极，放电管M3源极连接电池V3阴极和电阻R7第一端，放电管M3栅极连接电阻R7第二端，电容C3两端分别连接电阻R6第二端和电阻R7第二端。所述开关控制电路U2包括三个开关k1、k2、k3和比较电路U201，电池V1对应开关k1，电池V2对应开关k2，电池V3对应开关k3。开关k1两端连接电容C1的两端和比较电路U201，开关k2两端连接电容C2的两端和比较电路U201，开关k3的两端连接电容C3的两端和比较电路U201。电阻R1和放电管M1、R2和放电管M2、R3和放电管M3还可以分别用电流源替换，每节电池并联一个电流源，当电池需要放电时，电流源导通，电池通过电流源放电。所述比较电路接收电池电压V1、电池电压V2和电池电压V3，将每节电池电压分别与阈值电压Vref相比，输出比较信号Q1、Q2和Q3。

如图3所示，示意了比较电路U201的电路图，包括：比较器U301、比较器U302和比较器U303，比较器U301将电池电压V1与基准电压Vref相比，比较器U302将电池电压V2与基准电压Vref相比，比较器U303将电池电压V3与基准电压Vref相比。当某节电池电压，例如，V1＞Vref时，比较电路输出比较信号Q1分别控制开关k1闭合，电池V1上电压在电阻R5上产生压降，放电管M1导通，电池V1通过电阻R1放电。当电池V1放电一段时间后，开关k1断开，电池V1停止放电。当电池V1、V2均需要放电，开关k1、k2均闭合时，电阻R5两端电压近似相等，电阻R5上没有电流，因而相邻两节电池不能同时放电。当均衡n节电池V1、V2、...、Vn时，奇数节电池例如V1、V3、V5、....可以同时放电，偶数节电池例如V2、V4、V6、...可以同时放电。当现有技术和本实用新型都要在T1时间内完成电池均衡时，由于本实用新型奇数节电池和偶数节电池需要分时段均衡，本实用新型中与放电管串联的电阻阻值设置为现有技术中相应电阻阻值的一半，均衡电流为现有技术中均衡电流的2倍。

对于n节电池的应用，仅需要n个开关k1、k2、......、kn；当开关控制电路U2即开关和比较电路U3集成在片内时，仅需要n+1个芯片引脚，与现有技术相比，本实用新型降低了芯片设计和封装的成本。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池均衡电路，包括：

开关控制电路，所述开关控制电路接收表征每节电池两端电压差的电池电压信号，当某节电池电压达到阈值电压时，则控制开关控制电路中相应开关导通，开关控制电路中相邻的两个开关不同时导通；

电池放电电路，当开关控制电路中某个开关导通时，电池放电电路中相应放电管导通，以实现对相应电池放电，相邻两节电池不同时放电。

2.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于：对于级联的多节电池，奇数节电池可以同时放电；偶数节电池可以同时放电。

3.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于：所述开关控制电路包括比较电路和与电池一一对应的多个开关，所述比较电路将每节电池电压分别与阈值电压进行比较，得到相应的比较信号，所述比较信号作为相应开关的控制信号。

4.根据权利要求1或2所述的电池均衡电路，其特征在于：所述的开关控制电路集成在片内，所述开关控制电路中每个开关的两端引出作为芯片引脚。

5.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于：所述的电池放电电路包括多个电池放电模块，每节电池对应一个电池放电模块，每个电池放电模块与所述多个开关一一对应连接。

6.根据权利要求4所述的电池均衡电路，其特征在于：所述电池放电模块包括放电管和第一电阻，所述放电管和第一电阻组成串联电路，所述串联电路并联在相应电池两端，所述第一电阻用于对给电池放电；某节电池电压达到阈值电压时，相应电池放电模块中的放电管闭合，相应的电池放电。

7.根据权利要求4所述的电池均衡电路，其特征在于：所述电池放电模块包括第一电流源，所述第一电流源并联在相应电池两端，第一电流源用于对电池放电；某节电池电压达到阈值电压时，相应电池放电模块中的电流源导通，相应的电池放电。

8.根据权利要求6所述的电池均衡电路，其特征在于：所述电池放电模块还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻第一端连接电池的正极和所述串联电路第一端，所述第二电阻第二端连接所述开关控制电路中相应开关的第一端；所述第三电阻第一端连接相应电池的负极和所述串联电路第二端，所述第三电阻第二端连接所在电池模块中放电管的控制端和所述开关控制电路中相应开关的第二端；其中一个电池放电模块中的第三电阻作为相邻电池放电模块中的第二电阻。

9.根据权利要求8所述的电池均衡电路，其特征在于：其中一个开关导通时，相应放电模块中的第三电阻上产生压降用以驱动相应放电管导通。

10.根据权利要求8或9所述的电池均衡电路，其特征在于：所述电池放电模块还包括电容，所述电容两端分别连接所述第二电阻第二端和所述第三电阻第二端，并与所述开关控制电路中相应的开关并联；所述第二电阻、第三电阻和所述电容组成滤波电路。