CN2814766Y - 电池均衡电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于均衡串联电池组的能量的电池均衡电路，以偶数个串联电池为一组进行均衡，其特征在于：包括分压电路和放电电路，所述分压电路设置在所述串联电池组的正端和负端之间，所述分压电路的中间值位置经电压跟随电路连接至放电回路的一端，放电回路的另一端连接至串联电池组的中间端点；将串联电池组分为多个所述偶数个串联电池组，分别进行所述均衡，使整个串联电池组达到能量均匀分布状态。本实用新型不需要测量电池的电压值，电路结构简单，具有极好的可扩展性，能有效提高电池的充放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种对串联的电池组或者电池组中的各节电芯进行电量均衡的电路，适合于串联使用的可充电电池使用，可使各电池的电量及电压保持均衡，以表现出较高的充放电性能。
背景技术
电池通常被串并联使用以提供较高的输出电压和较大的电能容量，满足负载驱动的需求。由于可充电电池具有较好的性价比，被广泛应用于各类电子产品，甚至电动车辆中。然而，不管是锂充电电池、铅酸充电电池，还是镍氢充电电池，由于工艺条件的限制，单体电芯之间均存在一定的差异，虽然可以通过配组的方法来部分解决问题，但经过多次充、放电循环之后，电池之间仍会产生较大的电压差，使串联电池组总的有效容量减小，影响电池组使用性能和寿命。特别是当电池被用于电动车辆时，这种影响变得尤为突出。
针对于此，人们开始研究电池均衡的方法，通过分别调整串联电池组中某一电池的电压，使得各电池电压相接近，从而可以使各电池基本同时达到较高的充电状态。目前比较常见的方法是采用单片机控制方法，即由单片机控制采样电路分别获取每节电池的电压，对其进行比较，再根据情况驱动相应电池上的放电电路，使电压较高的电池放电，从而达到各节电池之间的均衡。这种方法由于需要对各节电池电压进行精确测量，而串联电池组的总的电压较高，造成测量上的困难，再加上需要配置相应的单片机控制电路，使得整个电路实现成本较高，目前仅被使用于对电池压差要求要高的锂充电电池组中，这也是造成锂充电电池组成本较高的原因之一。
在中国发明专利申请CN1275829A中公开了一种电池均衡电路，其不需要测出每一电池的电压，而是对两相邻串联电池构成的电池组进行均衡，在两电池间连接开关电路，在电池的公共节点和开关电路间连接一谐振电路，由开关电路交替使谐振电路与第一和第二电池并联，使得直流成分通过谐振电路作为第一和第二电池之间电荷不平衡的函数在它们之间流动。这种方式不关心每节电池的实际电压，而只是通过相邻电池间的电压差来进行控制，使得相邻电池电压均衡，进而，通过设置多组均衡电路最终实现整个电池组的电压均衡，因而避免了对每节电池进行电压检测的麻烦，具有较好的可扩展性。然而，其均衡是通过谐振电路实现的，一方面，需要设置谐振线圈及铁芯，造成均衡电路重量和体积的增大，并且难以用集成电路实现，另一方面，由于引入了交流成份，不可避免地会对电池组的输出产生影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池均衡电路，不需要测量每节电池的电压，可以采用简单的结构实现电压均衡。
为达到上述发明目的，本发明构思的要点是，取串联电池正、负端间电压差的中间值作为中间端点的电压理论值，从而，不需要测量每一电池的电压，直接由理论电位值与中间端点电压进行比较，驱动相应的放电回路工作，当两者电压接近时，放电电流极小，对电池的影响可忽略不计。其中，用于进行均衡的串联电池组，可以是多个串联的单体电池，通常以2个或4个为一组，也可以是串联于一节电池内的多个电芯。
针对上述发明构思，本发明采用的一种技术方案是：一种电池均衡电路，用于均衡偶数个串联电池构成的电池组的电量，包括分压电路和放电电路，所述分压电路设置在所述串联电池组的正端和负端之间，所述分压电路的中间值位置经电压跟随电路连接至放电回路的一端，放电回路的另一端连接至串联电池组的中间端点。
上述技术方案中，所述电压跟随电路为射极跟随器，所述放电电路由放电电阻构成。
另一种技术方案为，一种电池均衡电路，用于均衡偶数个串联电池构成的电池组的电量，包括分压电路、第一比较器、连接于电池组正端和中间端点之间的第一放电开关和第一放电电阻、第二比较器、连接于电池组中间端点与负端之间的第二放电开关和第二放电电阻；所述第一比较器的正相输入端连接分压电路中间值位置，反相输入端连接电池组中间端点，输出驱动第一放电开关；所述第二比较器的正相输入端连接电池组中间端点，反相输入端连接分压电路中间值位置，输出驱动第二放电开关。
上述技术方案中，所述第一放电开关由两级开关管构成。
当串联电池组多于2节电池时，采用的技术方案为，一种电池均衡电路，在串联电池组中每相邻两节电池间设置电池均衡电路单元，所述每一电池均衡电路单元如上述技术方案所述。
进一步的，一种电池均衡电路，用于8节以上串联电池的均衡，包括两级电池均衡电路架构而成，在每相邻两节电池间设置上述电池均衡电路单元，构成第一级电池均衡电路，在负端4节电池、中间4节电池及正端4节电池分别设置上述电池均衡电路单元，构成第二级电池均衡电路，每一电池均衡电路单元分别独立工作。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.由于本发明利用分压电路获取串联电池中间端点在均衡状态下应具备的电压值，进而与实际电压进行比较，并进行均衡，从而不需要测量电池的电压值，简化了电路结构；
2.本发明对相邻电池进行均衡，各均衡电路单元可以独立运作，具有极好的可扩展性；
3.采用多层均衡电路单元构型，可以加快均衡速度，特别适用于串联电池节数较多的场合使用。
4.本发明不引入交流成分，不影响电池组工作；完全独立工作，不受电池组工作状态影响。
5.由于电路中不含大电容和电感，易于集成。
附图说明
附图1为本发明实施例一的电路连接框图；
附图2为图1中一个均衡电路单元的电路连接框图；
附图3为图2对应的电路原理示意图；
附图4为图2对应的电路连接示意图；
附图5为实施例二的电路连接框图；
附图6为图5中一个均衡电路单元的电路连接框图。
附图7为图6对应的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述，实施例中给出了具体的均衡电路示例，用以说明均衡方法的具体应用，但不限制本发明的保护范围：
实施例一：参见附图1至附图4所示，一种电池均衡电路，用于均衡8节锂充电电池构成的串联电池组的电量，其由两级电池均衡电路架构而成，在每相邻两节电池间设置一组电池均衡电路单元，构成第一级电池均衡电路；对负端4节电池、中间4节电池及正端4节电池分别设置一组电池均衡电路单元，构成第二级电池均衡电路，每一电池均衡电路单元分别独立工作。
本实施例的电池均衡电路单元包括分压电路和放电电路，所述分压电路由设置在所需均衡的2节或4节电池的正端和负端之间的分压电阻构成，所述分压电路的中间值位置经电压跟随电路连接至放电回路的一端，放电回路的另一端连接至串联电池组的中间端点；其中，电压跟随电路为由集成电路LP324构成的射极跟随器，放电电路由放电电阻构成。
参见附图3所示，这是一个均衡电路单元，用于均衡位于串联锂充电电池组负端侧的第一和第二节锂充电电池，第二节电池的正端为B2，第一节电池的负端为B-，两节电池串联连接的中间端点为B1，分压电路由电阻R225和R226构成，电压跟随电路为由运算放大器U206构成的射极跟随器，采用集成电路LP324中的一部分，其供电电源分别连接第二节电池的正端B2及第一节电池的负端B-，输出经放电电阻R206连接至中间端点B1。当第一节电池电压较低时，第二节电池通过运放的电源正端、放电电阻R206放电；当第一节电池电压较高时，通过放电电阻R206、运放的电源负端放电，实现均衡。
实施例二：参见附图5至附图7所示，一种电池均衡电路，用于均衡6节锂充电电池构成的串联电池组的电量，在每相邻两节电池间设置一组电池均衡电路单元，所述电池均衡电路单元包括分压电路、第一比较器、连接于电池组正端和中间端点之间的第一放电开关和第一放电电阻、第二比较器、连接于电池组中间端点与负端之间的第二放电开关和第二放电电阻；所述第一比较器的正相输入端连接分压电路中间值位置，反相输入端连接电池组中间端点，输出驱动第一放电开关；所述第二比较器的正相输入端连接电池组中间端点，反相输入端连接分压电路中间值位置，输出驱动第二放电开关。所述第一放电开关由两级开关管构成。
附图7给出了本实施例中一个电池均衡电路单元的连接结构，采用集成电路LM239的两个运放分别作为第一比较器和第二比较器，由精密电阻R10和R11构成的分压电路将B1和B2的电压和精确分为二分之一，然后和B1进行比较，两个比较器的输入端连接相反，从而输出结果相反。当中点电压低于B1时，表明第二节电池的电压低于第一节，此时，第二比较器输出高阻态，第一比较器输出低电平，开关管Q12截止，Q13截止，由于电阻R12和R13的分压关系，开关管Q11导通，使第二放电电阻R19并在第一节电池的两端，对第一节电池放电，起到均衡作用；当中点电压高于B1时，表明第二节电池的电压高于第一节电池电压，此时第二比较器输出低电平，第一比较器输出高阻态，开关管Q11截止，由于电阻R14和R15的分压关系，开关管Q12导通，从而使开关管Q13因为R16和R17的分压而导通，把第一放电电阻R18并在第二节电池的两端，对第二节电池放电，起到均衡作用。
Claims (6)
1.一种电池均衡电路，用于均衡偶数个串联电池构成的电池组的电量，其特征在于：包括分压电路和放电电路，所述分压电路设置在所述串联电池组的正端和负端之间，所述分压电路的中间值位置经电压跟随电路连接至放电回路的一端，放电回路的另一端连接至串联电池组的中间端点。
2.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于：所述电压跟随电路为射极跟随器，所述放电电路由放电电阻构成。
3.一种电池均衡电路，用于均衡偶数个串联电池构成的电池组的电量，其特征在于：包括分压电路、第一比较器、连接于电池组正端和中间端点之间的第一放电开关和第一放电电阻、第二比较器、连接于电池组中间端点与负端之间的第二放电开关和第二放电电阻；所述第一比较器的正相输入端连接分压电路中间值位置，反相输入端连接电池组中间端点，输出驱动第一放电开关；所述第二比较器的正相输入端连接电池组中间端点，反相输入端连接分压电路中间值位置，输出驱动第二放电开关。
4.根据权利要求3所述的电池均衡电路，其特征在于：所述第一放电开关由两级开关管构成。
5.一种电池均衡电路，其特征在于：在串联电池组中每相邻两节电池间设置电池均衡电路单元，所述每一电池均衡电路单元如权利要求1或权利要求3所述。
6.一种电池均衡电路，用于8节以上串联电池的均衡，其特征在于：包括两级电池均衡电路架构而成，在每相邻两节电池间设置如权利要求1或权利要求3所述的电池均衡电路单元，构成第一级电池均衡电路，在负端4节电池、中间4节电池及正端4节电池分别设置如权利要求1或权利要求3所述的电池均衡电路单元，构成第二级电池均衡电路，每一电池均衡电路单元分别独立工作。
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| CN103682397A (zh) * | 2012-09-12 | 2014-03-26 | 成都天宇创新科技有限公司 | 用于钒电池的单电池均衡器 |
| CN111326805A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-23 | 重庆理工大学 | 基于模拟采样的分层式电池均衡判断电路与均衡管理电路 |
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2005
- 2005-04-05 CN CN 200520070534 patent/CN2814766Y/zh not_active Expired - Lifetime
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