[發明專利]電池均衡電路及方法

有效

• 申請號: 201110051868.0
• 申請日: 2011-03-02
• 公開（公告）號: CN102195314A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 栗國星
• 申請（專利權）人: 凹凸電子(武漢)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

技術領域

本發明涉及電池均衡技術領域，特別是涉及一種電池均衡電路及對電池進行均衡的方法。

背景技術

作為直流電壓源的電池組一般包含多個串聯的電池單元。在電池組的使用過程中，反復的充放電可能會導致每個電池單元的電壓出現差異。當一個或多個電池單元的充電速度比電池組中其他電池單元的充電速度更快或者更慢時，即產生了不均衡的情況。

圖1所示為一種傳統的電池均衡電路100的示意圖。其中，包括第一電池單元102和第二電池單元103在內的多個電池單元串聯連接。第一電池單元102的正端(陽極)通過電阻108與控制器110的端口BAT1耦合。第一電池單元102的負端(陰極)通過電阻106與控制器110的端口BAT0耦合。在控制器110內，內部分流通路與第一電池單元102并聯。該內部分流通路包括分流控制開關104。控制器110通過控制信號DRV1控制分流控制開關104。第二電池單元103的正端通過電阻112與控制器110的端口BAT2耦合。第二電池單元103的負端通過電阻108與控制器110的端口BAT1耦合。在控制器110內，內部分流通路與電池單元103并聯。該內部分流通路包括分流控制開關116。控制器110通過控制信號DRV2控制分流控制開關116。

當有不均衡的情況發生時，例如，第一電池單元102的電壓比電池組中其他電池單元的電壓更高，控制器110接通開關104，導通流經內部分流通路的分流電流，從而使得對第一電池單元102的充電速度減緩，使得電池組各電池單元的電壓趨向于均衡。然而，這種方法的缺點在于，分流電流產生的熱量會在控制器110內部累積，有可能損壞控制器110。

圖2所示為另一種傳統的電池均衡電路200的示意圖。圖2中與圖1編號相同的部件具有類似的功能。第一電池單元102的正端通過電阻208與控制器210的端口BAT1耦合。第一電池單元102的負端通過電阻206與控制器210的端口BAT0耦合。外部分流通路與第一電池單元102并聯。該分流通路包括串聯的電阻201和分流控制開關204(如N溝道金屬氧化物半導體場效應管，NMOSFET)。控制器210通過專用引腳CB1控制分流控制開關204。第二電池單元103的正端通過電阻212與控制器210的端口BAT2耦合。第一電池單元102的負端通過電阻208與控制器210的端口BAT1耦合。外部分流通路與第二電池單元103并聯。該分流通路包括串聯的電阻214和分流控制開關216(如NMOSFET)。控制器210通過專用引腳CB2控制分流控制開關216。

當有不均衡的情況發生時，例如，第一電池單元102的電壓比電池組中其他電池單元的電壓更高，控制器210接通開關204，導通流經外部分流通路的分流電流，從而使得對第一電池單元102的充電速度減緩，使得電池組各電池單元的電壓趨向于均衡。然而，這種方法的缺點在于，每一個電池單元都需要一個專用的引腳控制對應的分流控制開關(如第一電池單元102對應引腳CB1，第二電池單元103對應引腳CB3)，因而增加了制造成本。

圖3所示為又一種傳統的電池均衡電路300的示意圖。圖3中與圖1、圖2編號相同的部件具有類似的功能。在電池均衡電路300中，第一電池單元102的正端通過電阻308與控制器310的端口BAT1耦合，第一電池單元102的負端通過電阻306與控制器310的端口BAT0耦合。外部分流通路與第一電池單元102并聯。該分流通路包括串聯的電阻301和分流控制開關(如三極管302)。三極管302的導通狀態由電阻306上的壓降決定。第二電池單元103的正端通過電阻313與控制器310的端口BAT2耦合，第二電池單元103的負端通過電阻308與控制器310的端口BAT1耦合。外部分流通路與第二電池單元103并聯。該分流通路包括串聯的電阻314和分流控制開關(如三極管304)。三極管304的導通狀態由電阻308上的壓降決定。

在控制器310內，內部開關312耦合于端口BAT1和BAT0之間。內部開關316耦合于端口BAT2和BAT1之間。控制器310通過控制信號DRV1控制內部開關312，通過控制信號DRV2控制內部開關316。