CN102170157A - 一种锂离子电池组的电压平衡*** - Google Patents

一种锂离子电池组的电压平衡*** Download PDF

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Abstract

一种锂离子电池组的电压平衡***，它包括多个由比较电路和平衡驱动电路构成的电压平衡模块，在n个锂离子电池P串联构成的电池组中，n-1个电压平衡模块分别位于相邻的锂离子电池P之间；比较电路的输出通过隔离保护电阻Rn3后驱动平衡驱动电路的驱动场效应管Qn的栅极，栅极电压决定相邻的锂离子电池组Pn、Pn-1的平衡电流In-1的有无：若锂离子电池Pn高于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1导通；若锂离子电池Pn等于或低于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1截止。本发明的锂离子电池组的电压平衡***，当用户需要时，就能方便、快捷、有效进行端电压平衡，具有结构简单、平衡精度高和效果好的优点。

Description

一种锂离子电池组的电压平衡***
技术领域
本发明涉及一种电池组的修复电路，尤其是锂离子电池组平衡电压的修复电路，具体地说是一种锂离子电池组的电压平衡***。
背景技术
目前，由于单个锂离子电池的电压只有3.7V左右，在实际使用时为了满足工作电压等级要求，通常需要将若干个锂离子电池串联成电池组，由于单体电池存在一定的差异性，电池组在使用一段时间后或在组装时就会出现串联在一起的各个电池的端电压不平衡的现象，虽然部分锂离子电池组的保护***有电压均衡装置，但其只有在***充电末期，当个别单体端电压接近充电保护电压时，才有几十毫安的最大平衡电流通过，且充电结束后平衡很快就终止，平衡时间短、容量差别小，效果非常不明显，同时对于处在平衡电压设定值以下或非充电状态电池组电压的平衡就无能为力。市场迫切需要不受端电压限制的平衡电路，只要用户认为有必要时，就能方便、快捷、有效进行端电压的平衡。
 
发明内容
本发明的目的是针对电池组在使用一段时间后或在组装时出现的串联在一起的各个电池的端电压不平衡的问题，提出一种当用户需要时，就能方便、快捷、有效进行端电压平衡的锂离子电池组的电压平衡***。
本发明的技术方案是：
一种锂离子电池组的电压平衡***，它包括多个电压平衡模块，在n个锂离子电池P串联构成的电池组中，n-1个电压平衡模块分别位于相邻的锂离子电池P之间，n为正整数。
本发明的电压平衡模块包括由运算放大器Un、比较电阻Rn1、Rn2构成的比较电路和由负载电阻RnL、隔离保护电阻Rn3、场效应管Qn构成的平衡驱动电路，比较电路的一信号输入端即运算放大器Un的反相信号输入端作为电压平衡模块的信号输入与对应的相邻两组锂离子电池Pn、Pn-1的中间抽头相连，比较电路的另一信号输入端即运算放大器Un的同相信号输入端作为电压平衡模块的另一信号输入与比较电阻Rn1、Rn2的连接点相连，比较电阻Rn1、Rn2串联并接在相邻的两组锂离子电池Pn、Pn-1的两端，运算放大器Un的信号输出通过隔离保护电阻Rn3后连接平衡驱动电路即驱动场效应管Qn的栅极，场效应管Qn的漏极与负载电阻RnL的一端相连，负载电阻RnL的另一端连接锂离子电池Pn的正极，场效应管Qn的源极连接锂离子电池Pn-1的负极。
本发明的比较电阻Rn1、Rn2串联，电阻Rn1与电阻Rn2的阻值相等，作为分压电阻并接在串联的两组锂离子电池Pn、Pn-1的两端。
本发明的运算放大器Un的信号输出通过隔离保护电阻Rn3后驱动平衡驱动电路即驱动场效应管Qn的栅极，场效应管Qn的栅极电压决定相邻的锂离子电池组Pn、Pn-1经负载电阻RnL、场效应管Qn后平衡电流In-1的有无：若锂离子电池Pn高于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1导通；若锂离子电池Pn等于或低于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1截止。
本发明的有益效果：
本发明的锂离子电池组的电压平衡***，由若干个相同的电压平衡模块组成，每个电压平衡模块由比较电路和平衡驱动电路构成。平衡电流I的有无取决于对应的两只锂离子电池电压比较的结果。若电池组中的第n只电池Pn的电压高于相邻电池Pn-1的电压，则In-1导通，Pn和Pn-1的电压同时下降直至Pn的电压低于Pn+1的电压时，In导通，Pn-1的电量上升，Pn下降，当满足Pn和Pn-1的电压相等时，In-1截止，完成Pn的平衡；同理若电池组中的第n只电池Pn的电压低于相邻电池的电压，侧In导通，Pn和Pn+1的电压同时下降直至In+1导通，由于In+1导通使得Pn的电位上升直至平衡。
本发明的锂离子电池组的电压平衡***，当用户需要时，就能方便、快捷、有效进行端电压平衡，具有结构简单、平衡精度高和效果好的优点。
附图说明
图1是本发明的锂离子电池组的电压平衡***的电路图。
图2是本发明的锂离子电池组的电压平衡***的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种锂离子电池组的电压平衡***，它包括多个电压平衡模块，在n个锂离子电池P串联构成的电池组中，n-1个电压平衡模块分别位于相邻的锂离子电池P之间，n为正整数。
如图1所示，本发明的电压平衡模块包括由运算放大器Un（型号可为CMV7101）、比较电阻Rn1、Rn2构成的比较电路和由负载电阻RnL、隔离保护电阻Rn3、场效应管Qn构成的平衡驱动电路，比较电路的一信号输入端即运算放大器Un的反相信号输入端作为电压平衡模块的信号输入与对应的相邻两组锂离子电池Pn、Pn-1的中间抽头相连，比较电路的另一信号输入端即运算放大器Un的同相信号输入端作为电压平衡模块的另一信号输入与比较电阻Rn1、Rn2的连接点相连，比较电阻Rn1、Rn2串联并接在相邻的两组锂离子电池Pn、Pn-1的两端，运算放大器Un的信号输出通过隔离保护电阻Rn3后连接平衡驱动电路即驱动场效应管Qn的栅极，场效应管Qn的漏极与负载电阻RnL的一端相连，负载电阻RnL的另一端连接锂离子电池Pn的正极，场效应管Qn的源极连接锂离子电池Pn-1的负极。
本发明的比较电阻Rn1、Rn2串联，电阻Rn1与电阻Rn2的阻值相等，作为分压电阻并接在串联的两组锂离子电池Pn、Pn-1的两端。
本发明的运算放大器Un的信号输出通过隔离保护电阻Rn3后驱动平衡驱动电路即驱动场效应管Qn的栅极，场效应管Qn的栅极电压决定相邻的锂离子电池组Pn、Pn-1经负载电阻RnL、场效应管Qn后平衡电流In-1的有无：若锂离子电池Pn高于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1导通；若锂离子电池Pn等于或低于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1截止。
具体实施时：
如图2所示，锂离子电池组的电压平衡***，由多个电压平衡模块组成，每个个电压平衡模块由比较电路和平衡驱动电路构成。以锂离子电池P1、P2构成的锂离子电池组为例，比较电路由通用低压运放U1如CMV7101和高精度比较电阻R1和R2及电池输入信号线组成；平衡驱动电路构成由低栅压的MOSFET管Q1和负载电阻RL及隔离保护电阻R3组成。比较电路中运放U1的-端接信号输入端对应的两组电池的中间抽头电压，运放U1的+端接高精度比较电阻R1、R2对两组电池分压的中间点，运放将判别的结果通过R3驱动Q1的栅极，栅极电压决定电池组经负载电阻RL、场效应管Q1后平衡电流I1的有无，即若P2高于P1的电压，平衡电流I1导通；即若P2等于或低于P1的电压，平衡电流I1截止。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种锂离子电池组的电压平衡***，其特征是它包括多个电压平衡模块，在n个锂离子电池P串联构成的电池组中，n-1个电压平衡模块分别位于相邻的锂离子电池P之间。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池组的电压平衡***，其特征是所述的电压平衡模块包括由运算放大器Un、比较电阻Rn1、Rn2构成的比较电路和由负载电阻RnL、隔离保护电阻Rn3、场效应管Qn构成的平衡驱动电路，比较电路的一信号输入端即运算放大器Un的反相信号输入端作为电压平衡模块的信号输入与对应的相邻两组锂离子电池Pn、Pn-1的中间抽头相连，比较电路的另一信号输入端即运算放大器Un的同相信号输入端作为电压平衡模块的另一信号输入与比较电阻Rn1、Rn2的连接点相连，比较电阻Rn1、Rn2串联并接在相邻的两组锂离子电池Pn、Pn-1的两端，运算放大器Un的信号输出通过隔离保护电阻Rn3后连接平衡驱动电路即驱动场效应管Qn的栅极，场效应管Qn的漏极与负载电阻RnL的一端相连，负载电阻RnL的另一端连接锂离子电池Pn的正极，场效应管Qn的源极连接锂离子电池Pn-1的负极。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池组的电压平衡***，其特征是所述的比较电阻Rn1、Rn2串联，电阻Rn1与电阻Rn2的阻值相等，作为分压电阻并接在串联的两组锂离子电池Pn、Pn-1的两端。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池组的电压平衡***，其特征是所述的运算放大器Un的信号输出通过隔离保护电阻Rn3后驱动平衡驱动电路即驱动场效应管Qn的栅极，场效应管Qn的栅极电压决定相邻的锂离子电池组Pn、Pn-1经负载电阻RnL、场效应管Qn后平衡电流In-1的有无：若锂离子电池Pn高于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1导通；若锂离子电池Pn等于或低于锂离子电池Pn-1的电压，平衡电流In-1截止。
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