CN101192756A - 二次电池的均衡充放电保护电路和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二次电池的均衡充放电保护电路，包括一组串联的电池，每一电池对应的一比较器；每一电池两端并联有由电阻和场效应晶体管组成的开关支路，开关支路采样每一电池的实际电压，并输入到对应比较器的一输入端；一分压支路，该分压支路采样电池组平均电压，并将平均电压作为基准电压输入到每个比较器的一输入端；每一比较器的输出端连接到对应开关支路的场效应晶体管，当一电池电压高于平均电压时，对应比较器输出高电平，导通对应的开关支路。本发明电路简单，成本低廉，能在整个充放电过程中保证电池组中各电池的电压处于均衡状态。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池的充放电保护电路和方法，特别是指一种可以均衡串联电池组间各电池电压的均衡充放电保护电路和方法。
背景技术
自锂离子电池开发成功以来，由于其具有比能量高、工作电压高。自放电率低。循环寿命长。无污染等独特优势，现已广泛用于移动电话、便携式计算机、摄像机及电动汽车等领域。
目前对锂二次电池组的管理大都采用电池串联充电、串联放电管理，在锂电池串联使用时，往往由于单体电池间的不平衡性使电池组的整体容量降低而影响了整个能源***的使用价值，且存在一定的安全隐患，锂二次电池在采用串联充电时，当其中一节电池电压达到上限保护电压时，其控制电路将切断充电电路，从而使其他电池没法充满电，而放电时，当容量最低的电池为达到放电下限时，保护电路又会切断放电回路中，使整个能源***不能得到充分利用，同时会使个体电池之间容量差异加大，使整个电池组寿命缩短。
目前，业界为解决锂二次电池串联使用时由于单体电池间的不平衡性带来的问题，大多使用均衡充电功能的集成芯片或者使用单片机来监测电池状态，当检测到某个电池电压达到过充或过放电压时，控制该电池停止充电或放电，其他电池继续充电或放电直至达到过充保护或过放保护，来实现电池均衡状态。但是上述解决方法只能在被检测电池达到过充或过放电压时才能保护电池，而不能在充放电过程中根据电池电压的变化实时的调整各电池电压，使整个充放电过程中各电池始终处于一种平衡状态。而且使用集成芯片或者单片机实现电池均衡功能，其线路复杂，成本高昂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补现有技术不足，提出一种结构简单、能在整个充放电过程中均衡各电池电压的均衡充放电保护电路。
本发明所要解决的另一技术问题是提出一种能在充放电过程中实时均衡各电池电压的方法。
本发明的技术问题是通过如下方案解决的：
一种二次电池的均衡充放电保护电路，包括一组串联的电池，每一电池对应的一比较器；每一电池两端并联有由电阻和场效应晶体管组成的开关支路，开关支路采样每一电池的实际电压，并输入到对应比较器的第一输入端；一分压支路，该分压支路采样电池组平均电压，并将平均电压作为基准电压输入到每个比较器的第二输入端；每一比较器的输出端连接到对应开关支路的场效应晶体管，当一电池电压高于平均电压时，对应比较器输出高电平，导通对应的开关支路。
其中，所述分压支路并联在所述电池组间，其由一组和电池组数量相同的阻值相同的电阻串联而成。
该均衡充放电保护电路进一步包括一过充过放保护电路，该过充过放保护电路并联在所述电池组间。
一种二次电池均衡充放电保护的方法，其用于串联电池组的充放电过程中，具有如下步骤：
A、实时监测每个电池电压；
B、实时采样电池组的平均电压；
C、实时比较每个电池的电压和电池组的平均电压，对高于电池组平均电压的电池加速放电或延缓充电。
所述步骤C中，加速放电的方法是对高于平均电压的电池导通与其对应的开关支路，使电池对该支路放电。
所述步骤C中，延缓充电的方法是对高于平均电压的电池导通与其对应的开关支路，由该支路分流部分的充电电流。
本发明有益效果是该电路能在电池充放电过程中，实时采样各电池的实际电压和作为基准电压的电池组平均电压，并通过比较器控制开关支路的导通或者关断，从而对高于电池组平均电压的电池进行加速放电或延缓充电，从而保证电池组中各电池的电压处于均衡状态。且本发明电路相对于芯片或单片机的均衡电路结构更为简单，成本更为低廉。
附图说明
图1是本发明第一实施例的电路示意图。
图2是本发明第二实施例的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。
实施例1：
本实施例用2节串联电池的均衡充放电保护电路来说明，如图1所示，该二次电池的均衡充放电电路设有第一比较器COMP1、第二比较器COMP2，这些比较器工作电压由电池包提供。在电池B1、B2间并联有由两个阻值相同的电阻R3、R4组成的分压支路，该支路用于采样电池组间的平均电压，并将该平均电压作为基准电压分别输入到第一比较器COMP1的同相输入端和第二比较器COMP2的反向输入端。在电池B1、B2的两端还分别并联有由电阻R1和场效应晶体管RT1、电阻R2和场效应晶体管RT2组成的开关支路，其通过场效应晶体管RT1、RT2控制该支路的导通或关断，同时该开关支路还用于采样电池B1、B2的实际电压，并将电池B1、B2的实际电压分别输入到第一比较器COMP1的反相输入端和第二比较器COMP2的同向输入端。第一比较器COMP1和第二比较器COMP2的输出端分别连接到场效应晶体管RT1、RT2的源极。
在放电过程中，当电池B2电压高于电池B1电压时，第一比较器COMP1输出低电频，场效应晶体管RT1关断，第二比较器COMP2输出高电频，场效应晶体管RT2导通，此时电池B2对电阻R2放电，加快对电池B2的放电速度，使得电池B2的电压接近电池B1的电压，从而达到各电池电压间的平衡状态。反之，当电池B2电压低于电池B1电压时，第一比较器COMP1输出高电频，场效应晶体管RT1导通，第二比较器COMP2输出低电频，场效应晶体管RT2关断，此时电池B1对电阻R1放电，加快对电池B1的放电速度，使得电池B1的电压接近电池B2的电压，从而达到各电池电压间的平衡状态。
在充电过程中，当电池B2电压高于电池B1电压时，第一比较器COMP1输出低电频，场效应晶体管RT1关断，第二比较器COMP2输出高电频，场效应晶体管RT2导通，此时电池B2的部分电池被电阻R2分流，使B2的充电速度比其他电池慢，从而在充电模式下对电池电压进行均衡。反之，当电池B2电压低于电池B1电压时过程相反，在此不作赘述。
此外，整个保护电路还连接有过充、过放保护芯片，该过充过入保护芯片可以是市场上常见的芯片，如美上美的MM1414CVBE、精工的S-8232AAFT或者S-8232ABFT等，当整个电池包电压达到过充或过放状态时，保护电路将会过充或过放保护，电路将停止对电池组进行充电或放电。
实施例2：
如图2所示，这是本发明在多节串联电池组中应用的电路示意图。在N节串联电池组中(下文中的N都为大于2的整数)，和第一实施例不同之处在于：对应有N个比较器，提供基准电压的分压支路由N个阻值相同的电阻组成，其基准电压值为串联电池组总电压的N分之一，即电池组的平均电压，由N个电阻和场效应晶体管组成的开关支路，并由该开关支路采样各电池的实际电压。
本实施例的充放电过程和实例1相同，在此不做赘述。
上述两个实施例都是一种具体的电路结构，其电路结构可以作出一些相应的常规变化，但总结本发明的技术构思，其实质上是一种二次电池均衡充放电保护的方法，该方法用于串联电池组的充放电过程中，具有如下步骤：
A、实时监测每个电池组电压；
B、实时采样电池组的平均电压；
C、实时比较每个电池组的电压和电池组的平均电压，对高于电池组平均电压的电池加速放电或延缓充电。
所述步骤C中，加速放电的方法是对高于平均电压的电池组导通与其对应的开关支路，使电池对该支路放电。
所述步骤C中，延缓充电的方法是对高于平均电压的电池组导通与其对应的开关支路，由该支路分流部分的充电电流。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (6)
1.一种二次电池的均衡充放电保护电路，包括一组串联的电池，其特征在于：
每一电池对应的一比较器；
每一电池两端并联有由电阻和场效应晶体管组成的开关支路，开关支路采样每一电池的实际电压，并输入到对应比较器的第一输入端；
一分压支路，该分压支路采样电池组平均电压，并将平均电压作为基准电压输入到每个比较器的第二输入端；
每一比较器的输出端连接到对应开关支路的场效应晶体管，当一电池电压高于平均电压时，对应比较器输出高电平，导通对应的开关支路。
2.如权利要求1所述的二次电池的均衡充放电保护电路，其特征在于：所述分压支路并联在所述电池组间，其由一组和电池组中电池数量相等的阻值相同的电阻串联而成。
3.如权利要求1所述的二次电池的均衡充放电保护电路，其特征在于：其进一步包括一过充过放保护电路，该过充过放保护电路并联在所述电池组间。
4.一种二次电池均衡充放电保护的方法，其用于串联电池组的充放电过程中，具有如下步骤：
A、实时监测每个电池电压；
B、实时采样电池组的平均电压；
C、实时比较每个电池的电压和电池组的平均电压，对高于电池组平均电压的电池加速放电或延缓充电。
5.如权利要求4所述的二次电池均衡充放电保护的方法，其特征在于：所述步骤C中，加速放电的方法是对高于平均电压的电池导通与其对应的开关支路，使电池对该支路放电。
6.如权利要求4所述的二次电池均衡充放电保护的方法，其特征在于：所述步骤C中，延缓充电的方法是对高于平均电压的电池导通与其对应的开关支路，由该支路分流部分的充电电流。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080604 |