CN214479779U - 供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种供电电路，所述供电电路包括：电池组，电池组包括多个电池组件，多个电池组件依次串联形成电池正极和电池负极；检测电路，检测电路与每一电池组件电连接；均衡电路，均衡电路与每一电池组件电连接；控制器，控制器与检测电路和均衡电路电连接；其中，控制器根据检测电路检测到的每一电池组件的电压，确定电压从大到小排列的前N个第一电池组件，并通过均衡电路控制第一电池组件的正输出端与电池正极电连接，或者第一电池组件的负输出端与电池负极电连接。本实用新型解决了电池组内部的能量不均衡而影响电池组的使用寿命的问题。

Description

供电电路

技术领域

本实用新型涉及电池组管理技术领域，尤其涉及一种供电电路。

背景技术

现有通信基站***大部分采用铅酸电池作为后备电源的储能。铅酸电池组通常由多个单节电池串联组成。在电池组充放电的过程中，由于电池组中的每节电池在品牌、批次和容量上都可能存在差异，因此容易出现部分单节电池过充、过放、欠充或欠放的情况，进而影响铅酸电池组的使用寿命和利用率。

目前，在对铅酸电池组进行充放电时通常以电池组为整体进行管理，因此容易出现由于电池组内部的能量不均衡而影响电池组的使用寿命问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种供电电路，以解决由于电池组内部的能量不均衡而影响电池组的使用寿命问题。

本实用新型实施例提供了一种供电电路，包括：

电池组，所述电池组包括多个电池组件，所述多个电池组件依次串联形成电池正极和电池负极；

检测电路，所述检测电路与每一所述电池组件电连接；

均衡电路，所述均衡电路与每一所述电池组件电连接；

控制器，所述控制器与所述检测电路和均衡电路电连接；

其中，所述控制器根据所述检测电路检测到的每一所述电池组件的电压，确定电压从大到小排列的前N个第一电池组件，并通过所述均衡电路控制所述第一电池组件的正输出端与所述电池正极电连接，或者所述第一电池组件的负输出端与所述电池负极电连接，且在所述N个第一电池组件中的第一目标电池组件的正输出端为所述电池正极的情况下，所述控制器通过所述均衡电路控制所述第一目标电池组件的负输出端与所述电池负极电连接，在所述N个第一电池组件中的第二目标电池组件的负输出端为所述电池负极的情况下，所述控制器通过所述均衡电路控制所述第一目标电池组件的正输出端与所述电池正极电连接。

可选地，所述均衡电路包括多个均衡子电路，每一所述均衡子电路与对应的每一所述电池组件电连接。

可选地，所述均衡子电路包括电容、电感、开关器件和第一二极管，所述电容与对应的所述电池组件并联，所述电容、电感和开关器件电连接形成回路；

在所述电池组件的正输出端与所述电池正极电连接的情况下，所述电感的第一端与所述电池组件的正极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述电池正极电连接；

在所述电池组件的负输出端与所述电池负极电连接的情况下，所述电感的第一端与所述电池组件的负极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述电池负极电连接。

可选地，所述均衡子电路还包括第二二极管，所述第二二极管与所述开关器件并联，且所述第二二极管的导通方向与所述开关器件的导通方向相反。

可选地，任一个所述电池组件包括一个电池或串联的多个电池。

可选地，所述检测电路包括：

电压检测电路，所述电压检测电路与对应的所述电池组件电连接，用于检测对应的所述电池组件的电压；所述电压检测电路与所述控制器电连接，用于将所述电压检测电路的输入信号传输至所述控制器；

电流检测电路，所述电流检测电路与对应的所述电池组件电连接，用于检测对应的所述电池组件的电流；所述电流检测电路与所述控制器电连接，用于将所述电流检测电路的输入信号传输至所述控制器。

可选地，所述电压检测电路包括第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第一放大器包括第一正输入端、第一负输入端、第一输出端、第一正电源端和第一负电源端；所述第一正输入端通过所述第四电阻接地；所述第一负输入端通过所述第一电阻和第二电阻与所述电池组件的负极电连接，所述第一电阻和第二电阻的公共端通过所述第三电阻接地；所述第一输出端通过所述第五电阻与所述第一负输入端连接；所述第一正电源端与第一外部电源电连接，所述第一负电源端接地；

所述第二放大器包括第二正输入端、第二负输入端、第二输出端、第二正电源端和第二负电源端；所述第二正输入端通过所述第八电阻接地；所述第二负输入端通过所述第六电阻与所述第一输出端电连接；所述第二输出端通过所述第七电阻与所述第二负输入端电连接；所述第二正电源端与第二外部电源电连接，所述第二负电源端接地；所述第二输出端与所述控制器电连接。

可选地，所述电流检测电路包括：第三放大器和第九电阻，所述第三放大器包括第三正输入端、第三负输入端、第三输出端、第三正电源端和第三负电源端；

所述第九电阻与所述电池组件串联；所述第九电阻的一端与所述第三正输入端电连接，另一端与所述第三负输入端电连接；所述第三输出端与所述控制器电连接；所述第三正电源端与第三外部电源电连接，所述第三负电源端接地。可选地，所述开关器件为场效应MOS管。

在本实用新型实施例中，在所述供电电路的运行过程中，所述检测电路会对每一个所述电池组件的电压进行检测，所述控制器会根据所述检测电路的检测结果分别控制每一所述电池组件的正输出端与所述电池正极的连接情况，或控制所述电池组件的负输出端与所述电池负极的连接情况。通过上述设置，可以使得任意时刻电压较高的所述电池组件承担较多的放电量，实现了不同的所述电池组件之间的能量均衡，降低了任一所述电池组件过度使用的可能性，延长了所述电池组的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的供电电路的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的供电电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的供电电路的电池组件的数量为3的情况下的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的电压检测电路的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的电流检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

如图1-图5所示，本实用新型实施例提供了一种供电电路，包括：

电池组，所述电池组包括多个电池组件11，所述多个电池组件11依次串联形成电池正极12和电池负极13；

检测电路2，所述检测电路2与每一所述电池组件11电连接；

均衡电路3，所述均衡电路3与每一所述电池组件11电连接；

控制器4，所述控制器4与所述检测电路2和均衡电路3电连接；

其中，所述控制器4根据所述检测电路2检测到的每一所述电池组件11的电压，确定电压从大到小排列的前N个第一电池组件，并通过所述均衡电路3控制所述第一电池组件的正输出端与所述电池正极12电连接，或者所述第一电池组件的负输出端与所述电池负极13电连接，且在所述N个第一电池组件中的第一目标电池组件的正输出端为所述电池正极12的情况下，所述控制器4通过所述均衡电路3控制所述第一目标电池组件的负输出端与所述电池负极13电连接，在所述N个第一电池组件中的第二目标电池组件的负输出端为所述电池负极13的情况下，所述控制器4通过所述均衡电路3控制所述第一目标电池组件的正输出端与所述电池正极12电连接。

本申请实施例提供的所述供电电路的工作原理具体如下：在所述供电电路通过所述电极正极和所述电极负极与外部负载电连接的情况下,所述供电电路可用于向外部负载供电。在向外部负载供电时，所述外部负载和多个串联的所述电池组件11连通形成回路。随着供电电路不断的进行放电，多个所述电池组件11的电压随着放电量的增大而减少。由于不同的所述电池组件11的性能不同，因此在放电过程中各个所述电池组件11的放电量可能不同，进而导致不同的所述电池组件11的电压可能会不同。通过所述检测电路2对每一所述电池组件11的电压进行检测，并确定从大到小排列的前N个第一电池组件。其中，所述N为正整数，且所述N的数值可根据实际需要进行调整。

下面将以任一个所述电池组件11为例对所述供电电路的工作原理进行说明。在一种情况下，当所述电池组件11为所述第一电池组件时，所述控制器4通过所述均衡电路3控制所述电池组件11的正输出端与所述电池正极12电连接。此时所述第一电池组件在原有的放电回路的基础上，可通过所述均衡电路3向所述电池正极12输送电流。此时，可以认为所述电池组件11放电量增大，因此所述电池组件11的电压下降较快。所述检测电路2对每一所述电池组件11的电压实时监测，并实时确定从大到小排列的前N个第一电池组件。在经过一定时间的放电后，所述电池组件11的电压下降，直至所述电池组件11不属于所述第一电池组件，此时所述控制器4通过所述均衡电路3断开所述电池组件11的正输出端与所述电池正极12的电连接。应理解的是，在所述电池组件11中的第一目标电池组件的正输出端为所述电池正极12的情况下，为了使得所述电池组件11、均衡电路3和外部负载可形成回路并由所述电池组件11通过所述均衡电路3向外部负载供电，应使得所述电池组件11的负输出端与所述电池负极13电连接。

在另一种情况下，当所述电池组件11为所述第一电池组件时，所述控制器4通过所述均衡电路3控制所述电池组件11的负输出端与所述电池负极13电连接。此时所述电池组件11在原有的放电回路的基础上，可通过所述均衡电路3向所述电池负极13输送电流。此时，可以认为所述电池组件11放电量增大，因此所述电池组件11的电压下降较快。所述检测电路2对每一所述电池组件11的电压实时监测，并实时确定从大到小排列的前N个第一电池组件。在经过一定时间的放电后，所述电池组件11的电压下降，直至所述电池组件11不属于所述第一电池组件，此时所述控制器4通过所述均衡电路3断开所述电池组件11的负输出端与所述电池负极13的电连接。应理解的是，在所述电池组件11中的第一目标电池组件的负输出端为所述电池负极13的情况下，为了使得所述电池组件11、均衡电路3和外部负载可形成回路并由所述电池组件11通过所述均衡电路3向外部负载供电，应使得所述电池组件11的正输出端与所述电池正极12电连接。

应理解的是，在所述电池组件11不属于所述第一目标电池组件和所述第二目标电池组件的情况下，所述控制器4既可通过所述均衡电路3控制所述电池组件11的正输出端与所述电池正极12电连接，也可通过所述均衡电路3控制所述电池组件11的负输出端与所述电池负极13电连接。

应理解的是，所述检测电路2的具体结构在此不做限定。所述均衡电路3的具体结构在此不做限定。所述多个电池组件11依次串联形成电池正极12和电池负极13指的是，相邻的任意两个所述电池组件11的正极和负极电连接，使得相邻的任意所述电池组件11串联形成整体，所述电池正极12和所述电池负极13为多个所述电池组件11串联后形成的整体的正极和负极。

在本实施例中，在所述供电电路的运行过程中，所述检测电路2会对每一个所述电池组件11的电压进行检测，所述控制器4会根据所述检测电路2的检测结果分别控制每一所述电池组件11的正输出端与所述电池正极12的连接情况，或控制所述电池组件11的负输出端与所述电池负极13的连接情况。通过上述设置，可以使得任意时刻电压较高的所述电池组件11承担较多的放电量，实现了不同的所述电池组件11之间的能量均衡，降低了任一所述电池组件11过度使用的可能性，延长了所述电池组的使用寿命。

可选地，所述均衡电路3包括多个均衡子电路31，每一所述均衡子电路31与对应的每一所述电池组件11电连接。

应理解的是，所述均衡电路3包括多个均衡子电路31，所述控制器4与多个所述均衡子电路31均连接，且所述控制器4可以分别对多个所述均衡子电路31进行控制。其中，所述均衡子电路31的结构在此不做限定，且多个所述均衡子电路31的结构可以不同。

可选地，如图2所示，所述均衡子电路31包括电容、电感、开关器件和第一二极管，所述电容与对应的所述电池组件11并联，所述电容、电感和开关器件电连接形成回路；

在所述电池组件11的正输出端与所述电池正极12电连接的情况下，所述电感的第一端与所述电池组件11的正极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述电池正极12电连接；

在所述电池组件11的负输出端与所述电池负极13电连接的情况下，所述电感的第一端与所述电池组件11的负极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述电池负极13电连接。

其中，图2和图3中仅示出了所述电池组和所述均衡电路3的结构。其中所述图3为所述电池组件的数量为3，且每一个所述电池组件均包括一个所述电池时的供电电路结构示意图。下面将以图3为例对所述均衡子电路的工作原理进行说明，在图3中包括第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3、第一均衡子电路、第二均衡子电路和第三均衡子电路。其中，所述第一均衡子电路包括第一电容C1、第一电感L1、第一开关器件G1和二极管D1，其中所述第一电容C1和第一电池BT1并联设置。所述第二均衡子电路包括第二电容C2、第二电感L2、第二开关器件G2和二极管D2，所述第二电容C2和第二电池BT2并联设置。所述第三均衡子电路包括第三电容C3、第三电感L3、第三开关器件G3和二极管D3，所述第三电容C3和第三电池BT3并联设置。其中，所述二极管D1、二极管D2和二极管D3均为所述第一二极管。为了方便描述，在下文中将使用字母标号指代对应的元器件进行原理说明。

首先以所述第一均衡子电路为例对任一所述均衡子电路的工作原理进行说明。在所述供电电路放电的过程中，对于所述第一均衡子电路而言，由于C1和BT1并联，因此C1和BT1的电压应当相等。在所述BT1进行放电时，为了维持C1和BT1的电压相等，C1和BT1中实时电压较高的一者将进行放电，即C1和BT1将交替的向外部负载供电，以维持C1和BT1的电压相等。当G1处于开通状态时，C1、L1和G1连通形成回路，电流流经L1，此时L1储能。当G1断开时，根据电感的特性，L1中的电流不能突变，为了抑制电流的改变，L1将产生一个感应电动势。所述第二均衡子电路和所述第三均衡子电路的工作原理与所述第一均衡子电路相同，在此不做赘述。

在所述供电电路放电的过程中，所述检测电路用于检测每一所述电池组件的电压，并确定电压从大到小排列的前N个第一电池组件。所述检测电路检测的是所述电池组件的实时电压，随着放电过程的进行，所述电池组件的电压均在改变，因此任一时刻所述电压从大从小排列的前N个第一电池组件可能不同。应理解的是，由于所述电压与所述电池组件并联设置，因此所述电池组件的电压也可以理解为所述电容的电压。

例如，在任意时刻，电压从大到小排列的顺序为BT1、BT2和BT3，且所述N＝1，因此BT1为所述第一电池组件。此时断开G1，使得L1上产生一个感应电动势，此时L1的感应电动势方向与BT1的电压方向相反，因此相当于降低了D1阴极的电压。应理解的是，所述D1的阳极与所述电池负极13连接，因此在G1处于开通状态时，D1的阳极电压始终小于D1的阴极电压，因此D1一直处于截止状态。通过控制G1的占空比可以控制L1的感应电动势的大小，在经过降压后，D1阴极的电压小于D1阳极的电压，则D1导通。此时C1可以通过D1输送电流至电池负极13，并向外部负载供电。因此可以认为C1在进行额外的供电，进而使得BT1的电压下降速度较快，直至所述BT1的电压等于或小于BT2和BT3，此时BT1不属于所述第一电池组件，可通过所述控制器使得G1重新处于开通状态。

在另一时刻，电压从大到小排列的顺序为BT3、BT2和BT1，且所述N＝2，此时BT3和BT2为所述第一电池组件。此时断开G2和G3。对于第二均衡子电路而言，L2产生的感应电动势与BT2的电压方向相同，因此相当于增大了D2阳极的电压。应理解的是，所述D2的阴极与所述电池正极12连接，因此在G2处于开通状态时，D2的阳极电压始终小于D2的阴极电压，因此D2一直处于截止状态。通过控制G2的占空比可以控制L2的感应电动势的大小，在经过升压后，D2的阳极的电压大于D2的阴极，则D2导通。此时C2可以通过D2输入电流至电池正极12并向外部负载供电。同理，对于第三均衡子电路而言，L3产生的感应电动势与BT3的电压方向相同，因此相当于增大了D3阳极的电压。应理解的是，所述D3的阴极与所述电池正极12连接，因此在G3处于开通状态时，D3的阳极电压始终小于D3的阴极电压，因此D3一直处于截止状态。通过控制G3的占空比可以控制L3的感应电动势的大小，在经过升压后，D3的阳极的电压大于D3的阴极，则D3导通。此时C3可以通过D3输入电流至电池正极12并向外部负载供电。因此可以认为C2和C3在进行额外的供电，进而使得BT2和BT3的电压下降速度较快，当BT2的电压下降至BT2不属于所述第一电池组件时，可通过所述控制器使得G2重新处于开通状态；当BT3的电压下降至BT3不属于所述第一电池组件时，可通过所述控制器使得G3重新处于开通状态。

应理解的是，以上仅为所述供电电路放电时任意时刻可能出现的运行情况的举例说明，在具体实现时，所述电池组件的电压大小是实时变化的，所述N的值也可以根据需求进行调整，因此在所述供电电路的放电过程中，所述控制器需要根据检测电路的数据实时地对各个所述开关器件的开断状态进行调整。

应理解的是，对于任一个所述电池组件而言，所述电容与对应的所述电池组件并联设置，当所述电容与所述电池组件均储存有能量时，所述电容可以看作一个备用电池。当对应的所述电池组件发生故障时，所述电池组仍可以通过所述电容形成回路，因此降低了由于单个所述电池组件故障而导致所述电池组不能工作的概率，提高了所述供电电路的稳定性。其中，所述电容的大小在此不做限定，所述电容可根据实际需求以及所述电容并联的所述电池组件的额定电压进行选择。

应理解的是，图3仅为其中一种电路结构的举例说明。对于BT1而言，由于BT1的正输出端为所述电池正极12，因此所述电池组件的负输出端应与所述电池负极13电连接。对于BT2而言，由于BT2的正输出端不为所述电池正极12且负输出端不为所述电池负极13，因此BT2既可以通过正输出端与所述电池正极12电连接，也可以通过负输出端与所述电池负极13电连接。对于BT3而言，由于BT3的负输出端为所述电池负极13，因此所述电池组件的正输出端应与所述电池正极12电连接。对于本实施例提供的所述均衡子电路而言，所述电池组件的正输出端与所述电池正极12电连接指的是，所述电感的第一端与所述电池组件的正极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述电池正极12电连接。所述电池组件的负输出端与所述电池负极13电连接指的是，所述电感的第一端与所述电池组件的负极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述电池负极13电连接。

在本实施例提供的所述供电电路中，通过控制所述开关器件的开断情况可以控制所述第一二极管的导通，使得电压较高的所述电池组件11承担更多的放电量，实现了不同的所述电池组件11之间的能量均衡，降低了所述电池组件11出现过放或欠放的可能性。

可选地，在一些实施例中，所述均衡子电路31还包括第二二极管，所述第二二极管与所述开关器件并联，且所述第二二极管的导通方向与所述开关器件的导通方向相反。

应理解的是，所述第二二极管与所述开关器件并联且所述第二二极管的导通方向与所述开关器件的导通方向相反指的是，当所述开关器件两端施加的为正向电压时，所述第二二极管为截止状态；当所述开关器件两端施加的为反向电压时，所述第二二极管处于可导通状态。

对于本实施例提供的均衡子电路31而言，当所述开关器件处于导通状态时，电流经由所述电容、电感和开关器件的回路流通，此时所述第二二极管由于两端的电压为反向电压而处于截止状态。当所述开关器件关断时，所述电感产生的感应电动势为了抑制电流的变化，对于所述第二二极管而言仍是反向电压，因此所述第二二极管仍处于导通状态。由此可知，所述第二二极管不会影响所述开关器件作为开关时的作用效果。而当所述开关器件两端受到反向电压的作用时，所述第二二极管受到正向电压的作用而导通，使得电流可经由所述第二二极管流通，从而降低了所述开关器件被反向击穿的可能性，对所述开关器件起到一定的保护作用。

在本实施例中，通过所述第二二极管的设置，可以降低所述开关器件被反向击穿的可能性，对所述开关器件起到一定的保护作用，从而提高了所述均衡子电路31的可靠性。

可选地，任一个所述电池组件11包括一个电池或串联的多个电池。

应理解的是，在所述电池组件11包括串联的多个电池的情况下，所述多个电池可看作是一个整体。在对所述电池组件11的电压和电流进行调整时，调整的是串联后的多个电池整体的电压和电流。由于所述电池组件11包括串联的多个电池，且每个所述电池组件11对应连接有所述均衡电路3，因此减少了所述均衡电路3的数量，即减少了元器件的数量，降低了成本。在所述电池组件11包括一个电池的情况下，所述均衡电路3对一个单体电池的电压和电流进行调整，从而可以更好地控制每一个所述单体电池的运行情况，进一步地提高所述供电电路的使用寿命。

应理解的是，不同的所述电池组件11可包括不同数量的所述电池。例如，在一实施例中，所述电池组件11包括第一电池组件，其中所述第一电池组件包括一个所述电池，所述第二电池组件包括串联的两个所述电池。同时，所述第一电池组件与所述第二电池组件的串联顺序在此不做限定。

在本实施例中，所述任一个所述电池组件11包括一个电池或串联的多个电池。在实际使用中，可以根据实际需求和所述电池的实际情况设置所述电池组件11的电池数量，提高了所述供电电路的灵活性。

可选地，所述检测电路2包括：

电压检测电路，所述电压检测电路与对应的所述电池组件11电连接，用于检测对应的所述电池组件11的电压；所述电压检测电路与所述控制器4电连接，用于将所述电压检测电路的输入信号传输至所述控制器4；

电流检测电路，所述电流检测电路与对应的所述电池组件11电连接，用于检测对应的所述电池组件11的电流；所述电流检测电路与所述控制器4电连接，用于将所述电流检测电路的输入信号传输至所述控制器4。

应理解的是，任一所述电池组件11均设置有对应的所述电压检测电路，所述电压检测电路与对应的所述电池组件11电连接可以理解为，所述电压检测电路的输入端与所述电池组件11的两端连接，以使所述电压检测电路与对应的所述电池组件11并联，以测量对应的所述电池组件11的电压。所述电压检测电路与所述控制器4电连接可以理解为，所述电压检测电路的输出端与所述控制器4电连接，以将所述电压检测电路的检测结果传输至所述控制器4中，为所述控制器4的控制策略提供数据参考。其中，所述电压检测电路的具体结构在此不做限定。

应理解的是，任一所述电池组件11均设置有对应的所述电流检测电路，所述电流检测电路与对应的所述电池组件11电连接可以理解为，所述电流检测电路与对应的所述电池组件11串联，以检测对应的所述电池组件11的电流。所述电流检测电路与所述控制器4电连接可以理解为，所述电流检测电路的输出端与所述控制器4电连接，以将所述电流检测电路的检测结果传输至所述控制器4中，为所述控制器4的控制策略提供数据参考。其中，所述电流检测电路的具体结构在此不做限定。

应理解的是，在一些实施例中，所述检测电路2还包括温度检测组件。其中所述温度检测组件的具体结构在此不做限定。例如，在一实施例中，所述温度检测组件为温度传感器，且所述温度传感器的型号可以采用DS18B20，所述温度传感器DS18B20采用数字化传输，温度测量范围为-10℃～85℃，检测精度为0.5℃。

在本实施例中，所述检测电路2包括所述电压检测电路和所述电流检测电路，以对所述电池组件11的电压和电流进行实时检测。通过对所述电池组件11得电压和电流的实时检测，可以为所述控制器4的控制策略提供数据参考，从而更好地实现不同所述电池组件11之间的能量均衡。

可选地，在一些实施例中，如图4所示，所述电压检测电路包括第一放大器、第二放大器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；

所述第一放大器包括第一正输入端、第一负输入端、第一输出端、第一正电源端和第一负电源端；所述第一正输入端通过所述第四电阻R4接地；所述第一负输入端通过所述第一电阻R1和第二电阻R2与所述电池组件11的负极电连接，所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端通过所述第三电阻R3接地；所述第一输出端通过所述第五电阻R5与所述第一负输入端连接；所述第一正电源端与第一外部电源Vcc1电连接，所述第一负电源端接地；

所述第二放大器包括第二正输入端、第二负输入端、第二输出端、第二正电源端和第二负电源端；所述第二正输入端通过所述第八电阻R8接地；所述第二负输入端通过所述第六电阻R6与所述第一输出端电连接；所述第二输出端通过所述第七电阻R7与所述第二负输入端电连接；所述第二正电源端与第二外部电源Vcc2电连接，所述第二负电源端接地；所述第二输出端与所述控制器4电连接。

本实施例提供的电压检测电路工作原理如下：所述电压检测电路将所述电池组件11的电压经过两级运算放大器进行放大后得到检测结果。具体地，所述第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5和第一放大器组成第一级放大电路，所述电池组件11的负极与所述第一电阻R1远离所述第二电阻R2的一端电连接。所述电池组件11的负极通过所述第一电阻R1和第三电阻R3接地形成回路，对所述电池组件11的电压进行分压后经由所述第二电阻R2输入所述第一放大器的第一负输入端。在具体实现时，所述电池组件11的负极电压值通常较大，在直接将所述电池组件11的负极电压进行两级放大的情况下，会使得输出电压过大。因此，一方面为了减小输出电压值，另一方面为了提高检测精度，通常通过电阻对所述电池组件11的负极电压进行分压。通过调整所述第一电阻R1和所述第三电阻R3的值，可以使得分压后的电压值处于合理的数量级。将分压后的电压通过所述第一放大器进行放大并由所述第一输出端输出。所述第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第二放大器组成第二级放大电路，所述第一输出端的电压作为所述第二级放大电路的输入电压，并经由所述第二放大器放大后由所述第二输出端输出至所述控制器4。

应理解的是，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8的值在此不做限定，可根据实际需求进行调整，根据对所述电压检测电路的原理分析可知，所述第一电阻R1和第三电阻R3的值影响分压后进入所述第一放大器的电压值的大小，所述第二电阻R2、第四电阻R4和第五电阻R5的值影响所述第一放大器的放大倍数，所述第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8影响所述第二放大器的放大倍数。

应理解的是，在具体实现时，为了提高检测的精度，可以在所述电压检测电路中添加电容进行滤波。例如，在一实施例中，所述电压检测电路还包括第一电容，所述第二负输入端通过所述第一电容接地。所述第一电容用于对所述第二负输入端的电流进行滤波。在另一实施例中，所述电压检测电路还包括第十电阻和第二电容，所述第十电阻的一端与所述第二输出端电连接，另一端通过所述第二电容接地，所述第十电阻与所述第二电容的公共端与所述控制器4电连接。所述第十电阻和所述第二电容组成滤波电路，用于对所述第二输出端的输出电压进行滤波。

应理解的是，在具体实现时，为了更好地判断电压的变化情况，所述电压检测电路的所述第一负输入端或所述第二负输入端可与参考电压源电连接。例如，在一实施例中，所述电压检测电路还包括参考电压源，所述第六电阻R6和所述第七电阻R7的公共端与所述参考电压源电连接。在本实施例中所述第二负输入端的输入电流为参考电压源提供的电压值与所述第一输出端的电压值的线性叠加值。更进一步地，在另一实施例中，所述电压检测电路还包括第十一电阻和第三电容，所述参考电压源通过第十一电阻与所述第六电阻和所述第七电阻的公共端电连接，且所述第六电阻和所述第七电阻的公共端通过所述第三电容接地。所述第十一电阻和第三电容组成滤波电路，用于对所述参考电压源的输入电压进行滤波。

应理解的是，所述电压检测电路的结构在此不做限定。所述电压检测电路可采用一级或多级放大电路。且所述放大电路的放大倍数可根据实际需求进行调整。

在本实施例中，通过所述电压检测电路的设置，可以提高对所述电池组件11的电压值的检测效率和检测精度，从而更好地实现所述电池组件11之间的能量均衡。

可选地，在一些实施例中，如图5所示，所述电流检测电路包括：第三放大器和第九电阻R9，所述第三放大器包括第三正输入端、第三负输入端、第三输出端、第三正电源端和第三负电源端；

所述第九电阻R9与所述电池组件11串联，所述第九电阻R9的一端与所述第三正输入端电连接，另一端与所述第三负输入端电连接；所述第三输出端与所述控制器4电连接；所述第三正电源端与第三外部电源Vcc3电连接，所述第三负电源端接地。

应理解的是，所述第九电阻R9的值在此不做限定。在具体实现时，为了实现更高精度的电流检测，所述第九电阻R9通常为精密电阻。

应理解的是，在一些实施例中，所述第三放大器为MAX40056，其中，所述MAX40056是具有输入共模拟抑制范围-0.1V到+65V的双向电流放大器，因此，在对所述供电电路进行充电的过程中和所述供电电路进行放电的过程中均可以对电流进行检测。当然，在其他的实施例中，所述第三放大器可根据实际需求选取其他型号的集成运算放大器。

本实施例提供的电流检测电路工作原理如下：所述电流检测电路需要与对应的所述电池组件11串联，以测量对应的所述电池组件11的电流值。在本实施例中，由于所述供电电路包括所述均衡电路3，且所述电池组件11在特定的情况下可通过所述均衡电路3与所述电池正极12或所述电池负极13电连接，因此所述均衡电路3会对对应的所述电池组件11进行分流。在具体实现时，所述电流检测电路检测的所述电池组件11的电流为经所述均衡电路3分流后的所述电池组件11的电流。当电流流过所述第九电阻时，在所述第九电阻R9的两端会产生电压降，因此通过所述第九电阻R9可以将所述电流值转换为电压值。通过所述第三放大器可以对所述电压值进行放大，并由所述第三输出端将检测数据传输至所述控制器4。其中，所述第九电阻R9为精密电阻，以实现所述电流的精确测量。

应理解的是，所述电流检测电路的结构在此不做限定。所述电流检测电路可采用一级或多级放大电路。且所述放大电路的放大倍数可根据实际需求进行调整。所述放大器也可以根据实际需求选用其他型号的集成运算放大器，以实现相应的放大功能。

在本实施例中，通过所述电流检测电路的设置，可以提高对所述电池组件11的电流值的检测效率和检测精度，从而更好地实现所述电池组件11之间的能量均衡。

可选地，在一些实施例中，所述开关器件为场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。所述场效应管也可以被称为MOS管。

应理解的是，所述开关器件的种类在此不做限定。例如，在一实施例中，所述开关器件为可关断晶闸管(gate turn-off thyristor，GTO)。在另一实施例中，所述开关器件为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，具体的所述开关器件可根据实际需求进行选择。

所述MOS管具有功耗低、性能稳定、抗干扰能力强和热稳定性好等优点，在本实施例中采用了所述MOS管，因此本实施例提供的供电电路具有所述MOS管的全部有益效果。

所述供电电路与外部电路连接时，一方面可以作为电源向外部电路放电，另一方面可作为负载由外部电路向所述供电电路充电。控制器3通过所述均衡电路3可以对所述电池组件11的电流和电压进行控制。为了更好地理解所述供电电路的工作原理，将对所述供电电路的具体控制方法进行说明。所述供电电路的控制方法包括：

获取所述供电电路的每一电池组件11的电压值；

确定电压从大到小排列的前N个第一电池组件；

控制所述第一电池组件的正输出端与所述供电电路的电池正极12电连接，或者所述第一电池组件的负输出端与所述电池负极13电连接；

其中，在所述N个第一电池组件中的第一目标电池组件的正输出端为所述电池正极12的情况下，所述控制器通过所述均衡电路控制所述第一目标电池组件的负输出端与所述电池负极13电连接，在所述N个第一电池组件中的第二目标电池组件的负输出端为所述电池负极13的情况下，所述控制器通过所述均衡电路控制所述第一目标电池组件的正输出端与所述电池正极12电连接。

应理解的是，所述供电电路的每一电池组件11的电压值的获取方法在此不做限定。在一些实施例中，可以通过所述供电电路的检测电路获取每一电池组件11的电压值。

应理解的是，所述N的取值在此不做限定。所述N的值可以根据实际需求进行设置和调整。在所述供电电路的运行过程中，每一所述电池组件11的电压值的大小是实时变化的，因此所述电压从大到小排列的前N个第一电池组件也是实时变化的。

在所述第一电池组件为所述第一目标电池组件的情况下，所述控制器需控制所述第一电池组件的正输出端与所述供电电路的电池正极12电连接，在所述第一电池组件为所述第二目标电池组件的情况下，所述控制器需控制所述第一电池组件的负输出端与所述电池负极13电连接。对于其他所述第一电池组件而言，所述控制器既可以控制所述第一电池组件的正输出端与所述供电电路的电池正极12电连接，也可以控制所述第一电池组件的负输出端与所述电池负极13电连接。通过上述设置，所述第一电池组件将通过额外的回路放电，即电压高的所述电池组件11放电量大于电压低的所述电池组件11，进而实现电池组件11之间的能量均衡。

可选地，所述获取所述供电电路的每一电池组件11的电压值之后还包括：

将目标参数值大于或小于目标预设值的所述电池组件11确定为第二电池组件；

根据所述第二电池组件的调整参数值调整目标输出端与目标连接端的连接时长，以使所述第二电池组件的所述目标参数值等于所述目标预设值；

其中，所述目标参数值为电压值或电流值中的一者，所述调整参数值为电压值或电流值中的另一者；

其中，所述目标输出端为所述第二电池组件的正输出端，所述目标连接端为所述电池正极12；或者，所述目标输出端为所述第二电池组件的负输出端，所述目标连接端为所述电池负极13。

应理解的是，所述供电电路的每一电池组件11的电压值的获取方法在此不做限定。在一些实施例中，可以通过所述供电电路的检测电路获取每一电池组件11的电压值。所述供电电路的每一电池组件11的电流值的获取方法在此不做限定。在一些实施例中，可以通过所述供电电路的检测电路获取每一电池组件11的电流值。在另一些实施例中，每一电池组件11串联有对应的参考电阻，测量所述参考电阻的电压值可以计算得到所述电池组件11的电流值。

应理解的是，在一种情况下，所述目标参数值为电压值，所述调整参数值为电流值。将电压值大于或小于目标预设值的所述电池组件11确定为第二电池组件，并根据所述第二电池组件的电流值相应地延长或缩短所述目标输出端与目标连接端的连接时长。在这种情况下，可控制所述电池组件11的电压均恒定在所述目标预设值。在具体实现时，可用于实现所述供电电路的恒压充电。在另一种情况下，所述目标参数值为电流值，所述调整参数值为电压值。将电流值大于或小于目标预设值的所述电池组件11确定为第二电池组件，并根据所述第二电池组件的电压值相应地延长或缩短所述目标输出端与目标连接端的连接时长。在这种情况下，可控制所述电池组件11的电流均恒定在所述目标预设值。在具体实现时，可用于实现所述供电电路的恒流充电。

应理解的是，在所述目标参数值为电压值的情况下，所述电压值对应的所述目标预设值为第一目标预设值；在所述目标参数值为电流值的情况下，所述电流值对应的所述目标预设值为第二目标预设值。所述第一目标预设值和所述第二目标预设值为不同值。

下面同样以图3为例对所述供电电路的控制方法进行说明。在对图3所示的供电电路进行充电时通常通过本实施例提供的控制方法来实现恒流充电和恒压充电。根据所述供电电路的结构可以得到以下关系式：

其中，所述D_i开关器件的占空比，即在一个脉冲循环内，处于导通状态的时间相对于总时间所占的比例；所述L为电感值；所述I_c为电流值；T_s为所述开关器件的一个脉冲循环周期的总时间，所述V_b为电压值。

根据上述关系式可知，对于任一个所述第二电池组件而言，在所述第二电池组件的电流值为恒定值的情况下，所述第二电池组件的电压值与所述开关器件的占空比呈反比，即为了使得所述第二电池组件的电流值恒定为所述目标预设值，需要根据所述第二电池组件的电压值相应地呈反比调整所述开关器件的占空比。在所述第二电池组件的电压值为恒定值的情况下，所述第二电池组件的电流值与所述开关器件的占空比呈正比，即为了使得所述第二电池组件的电压值恒定为所述目标预设值，需要根据所述第二电池组件的电流值相应地呈正比调整所述开关器件的占空比。对于图3提供的供电电路而言，当所述开关器件处于断开状态时，所述第二电池组件的目标输出端与目标连接端的连接。通过调整所述开关器件的占空比即可调整所述第二电池组件的目标输出端与目标连接端的连接时长。

在具体实现时，所述供电电路通常采用分段式充电。在充电开始时，首先将电流值大于或小于所述第二目标预设值的所述电池组件11确定为第二电池组件；再根据所述第二电池组件的电压值调整目标输出端与目标连接端的连接时长，以使所述第二电池组件的电流值恒定为所述第二目标预设值。此时，可以认为所述电池组件11处于恒流充电阶段，所述电池组件11的电压逐渐上升。当所述电池组件11的电压上升至恒压预设值时，将电压值大于或小于所述第一目标预设值的所述电池组件11确定为第二电池组件；根据所述第二电池组件的电流值调整目标输出端与目标连接端的连接时长，以使所述第二电池组件的电压值恒定为所述第一目标预设值。此时，可以认为所述电池组件11处于恒压充电阶段，所述电池组件11的电流逐渐减小。需说明的是，在所述供电电路处于充电阶段的情况下，获取的所述电压值通常为充电电压，即外部电路施加在所述电池组件11两端的电压。在一些实施例中，在所述供电电路充满后会进入浮充阶段。通过所述浮充阶段的设置可以防止电池过充，以利于所述供电电路的平稳安全运行。在浮充阶段，浮充电压采用线性补偿方案，其关系为：

U_f＝V_t-(T-T_b)*k

其中，所述U_f为浮充电压，所述T_b为标准温度，所述V_t为标准温度T_b下的浮充电压值，所述T为电池充电的即时温度，所述k为温度补偿系数。

更进一步地，为了更好地防止所述电池组件11过充或欠充，可以采用多段式充电，即所述充电过程可分为多个阶段，在任一个所述阶段将目标参数值大于或小于目标预设值的所述电池组件11确定为第二电池组件；根据所述第二电池组件的调整参数值调整目标输出端与目标连接端的连接时长，以使所述第二电池组件的所述目标参数值等于所述目标预设值。根据所述目标参数值的不同，可以在不同阶段实现恒流充电或恒压充电，且不同阶段对应的所述目标参数值可以不同。

应理解的是，通过调整所述第二电池组件的目标输出端与目标连接端的连接时长，可以使得所述第二电池组件的电压或电流处于恒定值。在对所述供电电路进行充电的情况，通过控制所述第二电池组件的电压或电流处于恒定值可以实现所述电池组件11的恒流充电或恒压充电，从而降低了所述电池组件11过充或欠充的可能性，进而使得所述电池组的能量更加均衡。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：

电池组，所述电池组包括多个电池组件，所述多个电池组件依次串联形成电池正极和电池负极；

检测电路，所述检测电路与每一所述电池组件电连接；

均衡电路，所述均衡电路与每一所述电池组件电连接；

控制器，所述控制器与所述检测电路和均衡电路电连接；

其中，所述控制器根据所述检测电路检测到的每一所述电池组件的电压，确定电压从大到小排列的前N个第一电池组件，并通过所述均衡电路控制所述第一电池组件的正输出端与所述电池正极电连接，或者所述第一电池组件的负输出端与所述电池负极电连接，且在所述N个第一电池组件中的第一目标电池组件的正输出端为所述电池正极的情况下，所述控制器通过所述均衡电路控制所述第一目标电池组件的负输出端与所述电池负极电连接，在所述N个第一电池组件中的第二目标电池组件的负输出端为所述电池负极的情况下，所述控制器通过所述均衡电路控制所述第一目标电池组件的正输出端与所述电池正极电连接。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述均衡电路包括多个均衡子电路，每一所述均衡子电路与对应的每一所述电池组件电连接。

3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述均衡子电路包括电容、电感、开关器件和第一二极管，所述电容与对应的所述电池组件并联，所述电容、电感和开关器件电连接形成回路；

在所述电池组件的正输出端与所述电池正极电连接的情况下，所述电感的第一端与所述电池组件的正极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述电池正极电连接；

在所述电池组件的负输出端与所述电池负极电连接的情况下，所述电感的第一端与所述电池组件的负极电连接，所述电感的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述电池负极电连接。

4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述均衡子电路还包括第二二极管，所述第二二极管与所述开关器件并联，且所述第二二极管的导通方向与所述开关器件的导通方向相反。

5.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，任一个所述电池组件包括一个电池或串联的多个电池。

6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述检测电路包括：

电压检测电路，所述电压检测电路与对应的所述电池组件电连接，用于检测对应的所述电池组件的电压；所述电压检测电路与所述控制器电连接，用于将所述电压检测电路的输入信号传输至所述控制器；

电流检测电路，所述电流检测电路与对应的所述电池组件电连接，用于检测对应的所述电池组件的电流；所述电流检测电路与所述控制器电连接，用于将所述电流检测电路的输入信号传输至所述控制器。

7.根据权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第一放大器包括第一正输入端、第一负输入端、第一输出端、第一正电源端和第一负电源端；所述第一正输入端通过所述第四电阻接地；所述第一负输入端通过所述第一电阻和第二电阻与所述电池组件的负极电连接，所述第一电阻和第二电阻的公共端通过所述第三电阻接地；所述第一输出端通过所述第五电阻与所述第一负输入端连接；所述第一正电源端与第一外部电源电连接，所述第一负电源端接地；

所述第二放大器包括第二正输入端、第二负输入端、第二输出端、第二正电源端和第二负电源端；所述第二正输入端通过所述第八电阻接地；所述第二负输入端通过所述第六电阻与所述第一输出端电连接；所述第二输出端通过所述第七电阻与所述第二负输入端电连接；所述第二正电源端与第二外部电源电连接，所述第二负电源端接地；所述第二输出端与所述控制器电连接。

8.根据权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：第三放大器和第九电阻，所述第三放大器包括第三正输入端、第三负输入端、第三输出端、第三正电源端和第三负电源端；

所述第九电阻与所述电池组件串联；所述第九电阻的一端与所述第三正输入端电连接，另一端与所述第三负输入端电连接；所述第三输出端与所述控制器电连接；所述第三正电源端与第三外部电源电连接，所述第三负电源端接地。

9.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述开关器件为场效应MOS管。

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