[發(fā)明專利]雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710308365.0
• 申請(qǐng)日: 2007-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101471577A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白青剛;吳正棟;周軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 胡海國(guó);王艷春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉可充電電池保護(hù)電路領(lǐng)域，特別涉及與雙節(jié)串聯(lián)可充電電池電壓平衡保護(hù)電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)有高容量可充電電池主要有鋰離子電池和鐵電池，這兩種電池因能量密度高，對(duì)電池的安全性有更高的要求。鋰離子電池在過(guò)度充電狀態(tài)下，電池能量將過(guò)剩，使電池溫度上升，導(dǎo)致有著火或破裂的危險(xiǎn)；在過(guò)度放電狀態(tài)下，電芯容量特性劣化及耐久性劣化。鐵電池過(guò)度放電也會(huì)使電池特性劣化，縮短電池壽命。可充電電池保護(hù)電路就是要避免上述的過(guò)度充電或過(guò)度放電的發(fā)生，防止電池特性劣化，使用壽命降低。雙節(jié)可充電電池串聯(lián)使用時(shí)，平衡電路可以避免兩節(jié)可充電電池之間容量差異變大。目前電池組之間的平衡方式主要采用能耗式平衡方式，由電池容量高的一節(jié)電池通過(guò)額外的放電回路釋放電能，降低自身容量，從而達(dá)到雙節(jié)串聯(lián)可充電電池之間電壓平衡，但其平衡時(shí)間受額外的放電回路中放電電流的限制，放電電流越小，平衡時(shí)間越長(zhǎng)，效果不好，且白白損失了能量。

如圖1所示，為現(xiàn)有平衡電路，其工作原理是：平衡電路設(shè)置了一個(gè)平衡啟動(dòng)參考值Vref，當(dāng)一節(jié)電池電壓高于Vref，一節(jié)電池電壓低于Vref時(shí)，電路平衡功能啟動(dòng)，電池電壓高于Vref的那一節(jié)電池通過(guò)額外的放電回路釋放電能。當(dāng)兩節(jié)電池電壓都高于Vref或都低于Vref時(shí)，電路平衡功能關(guān)閉，兩節(jié)電池都不會(huì)通過(guò)各自的額外的放電回路釋放電能。

具體電路實(shí)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)比較器得到兩節(jié)電池與參考值Vref比較結(jié)果，比較器的4種輸出狀態(tài)組合，分別對(duì)應(yīng)4種實(shí)際的情況，控制P型MOS管的信號(hào)是經(jīng)過(guò)邏輯與非運(yùn)算得到，控制N型MOS管的信號(hào)是經(jīng)過(guò)邏輯與運(yùn)算得到：

一：兩節(jié)電池均高于Vref，兩比較器輸出均為1，由上圖中的邏輯可看出，此時(shí)N_out為0，P_out為1，平衡不啟動(dòng)。

二.電池1高于Vref，電池2低于Vref，C1輸出為0，C2輸出為1，此時(shí)經(jīng)邏輯運(yùn)算后N_out為1，P_out為1，電池1的平衡放電旁路導(dǎo)通。

三.電池2高于Vref，電池1低于ref，C1輸出為1，C2輸出為0，此時(shí)經(jīng)邏輯運(yùn)算后N_out為0，P_out為0，電池2的平衡放電旁路導(dǎo)通.

四.兩節(jié)電池均低于Vref，兩比較器輸出均為0，由上圖中的邏輯可看出，此時(shí)N_out為0，P_out為1，平衡不啟動(dòng)。

此電路能實(shí)現(xiàn)一定的平衡效果，平衡效果取決于放電旁路中平衡電阻上放電電流的大小，效果差且能量完全在電阻上面損耗，能量利用率低，容易造成平衡電阻過(guò)度發(fā)熱，引起電池使用時(shí)溫度過(guò)高，安全性欠佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，目的之一是解決雙節(jié)可充電電池平衡方式平衡效果差，損失的能量大，且易造成在平衡過(guò)程中的電池電壓檢測(cè)不準(zhǔn)。

為了解決上述不足，本發(fā)明提供一種雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路包括：平衡電路，包括一電感、一用于檢測(cè)電感電流的電阻、一P型MOS管和一N型MOS管，通過(guò)P型MOS管和N型MOS管導(dǎo)通或截止，控制由所述電感、所述電阻、所述P型MOS管或所述N型MOS管以及可充電電池組成的充放電回路，進(jìn)行可充電電池電壓平衡動(dòng)作；集成控制電路，根據(jù)平衡電路中的可充電電池充放電電流和電壓控制平衡電路工作或停止，所述集成控制電路包括，電壓檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)可充電電池電壓，輸出平衡啟動(dòng)信號(hào)和平衡方向信號(hào)；延時(shí)控制模塊，根據(jù)可充電電池平衡啟動(dòng)信號(hào)，輸出平衡時(shí)間控制信號(hào)；直流調(diào)制模塊，內(nèi)設(shè)有一上線參考電壓和一下限參考電壓，直流調(diào)制模塊包括第二邏輯控制器、第四比較器、第五比較器、第六比較器、第七比較器、第一誤差放大器和第二誤差放大器，根據(jù)電壓檢測(cè)模塊輸出的平衡方向信號(hào)選擇第一誤差放大器或第二誤差放大器對(duì)平衡電路中所述檢測(cè)電感電流的電阻上的電壓進(jìn)行電壓放大，第一誤差放大器的輸出作為第四比較器的輸入與下限參考電壓進(jìn)行比較，及第五比較器的輸入與上限參考電壓進(jìn)行比較，第二誤差放大器的輸出作為第七比較器的輸入與下限參考電壓進(jìn)行比較，及第六比較器的輸入與上限參考電壓進(jìn)行比較，第二邏輯控制器根據(jù)選擇的工作比較器的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯處理輸出平衡電路導(dǎo)通或停止信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)放大電路，對(duì)直流調(diào)制模塊輸出的信號(hào)在不改變其邏輯狀態(tài)的情況下進(jìn)行放大，產(chǎn)生適合驅(qū)動(dòng)平衡電路導(dǎo)通或停止信號(hào)。