[發(fā)明專利]電池雙向平衡電路

有效

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• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN104009506B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 張雅媚;梁成輝
• 申請（專利權(quán)）人: 新普科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44223
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種電池平衡電路，特別是有關(guān)一種在具有多個串聯(lián)電池單元的電池內(nèi)，可針對不同電池單元間進行能量平衡的電池平衡電路。

背景技術(shù)

為了提供使用的方便性以及供電的容量，許多電子系統(tǒng)都使用充電電池作為電力的來源。其中以鋰聚合物為主要原料的充電鋰電池又是目前充電電池中，具有高容量密度的成熟產(chǎn)品。至于充電電池的充電過程，則是在其所安裝的電子系統(tǒng)中通過電源供應器或交流電適配器(AC Adapter)提供電源以對充電電池充電。

現(xiàn)有的充電電池內(nèi)部由多個具有特定容量的電池單元(cell)串聯(lián)而成。在對串聯(lián)的電池單元進行充電或放電時，常因每個電池單元的特性不一致，使得不同電池單元之間的電量不平衡，因而縮小電池單元的使用壽命與容量。為了延長電池單元的使用壽命與容量，現(xiàn)有技術(shù)中大致采用下列幾種方式來對充/放電過程中的每一個電池單元進行平衡處理：

(1)并聯(lián)開關(guān)電阻的串聯(lián)平衡電路。在多個串聯(lián)的電池單元中，在每一個電池單元并聯(lián)一個電阻，在充電電池充電過程中，將具有較高電壓的電池單元的能量通過其所對應的并聯(lián)電阻消耗，以達到電池單元串聯(lián)平衡的目的。雖然這種電路架構(gòu)簡單成本低廉，但其平衡效率差。

(2)切換電感的串聯(lián)平衡電路。在充電電池中設置多個電感，每一個電感均與其中一個電池單元并聯(lián)。在充電電池充電過程中，通過開關(guān)將具有較高電壓的電池單元能量儲存在電感，再通過開關(guān)將儲有能量的電感能量釋放給鄰近的下一個電池單元，以達到電池單元串聯(lián)平衡的目的。由于電路中的電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數(shù)目越多，這種解決方案顯得效率相當?shù)汀?/p>

(3)切換電容的串聯(lián)平衡電路。在充電電池中設置多個電容，每一個電容均通過雙向開關(guān)和鄰近的電池單元并聯(lián)。通過開關(guān)快速導通與斷開的過程，達到電池單元平衡。然而與前述第2個例子相同的是，由于電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數(shù)目越多，也就是當欲將能量由前端的電池單元，中間經(jīng)過多個電池單元后再釋放給后端的電池單元時，必須經(jīng)過多個電容的儲能/釋能，這種過長的儲能/釋能路徑嚴重影響電池平衡的效率。

由上可知，目前用來平衡充電電池內(nèi)多個電池單元的機制，都有效率上的問題，在過程中產(chǎn)生大量不必要的能量耗損。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于上述問題，本發(fā)明即在公開一種可雙向運作的電池平衡電路，通過返馳式變壓器進行電磁轉(zhuǎn)換以在不同電池單元間傳遞能量，以大幅減少電池單元平衡過程中的能量耗損。

依據(jù)本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容，本發(fā)明的一個實施例中公開了一種電池雙向平衡電路，包含有返馳變壓器(flyback converter)、第一電池單元、第二電池單元、控制單元、脈波產(chǎn)生器以及充電泵。所述第一電池單元通過線圈蜷繞耦接所述返馳變壓器，所述第一電池單元與所述返馳變壓器間具有第一開關(guān)。所述第二電池單元串聯(lián)所述第一電池單元，所述第二電池單元通過線圈蜷繞耦接所述返馳變壓器，所述第二電池單元與所述返馳變壓器間具有第二開關(guān)，其中所述第一開關(guān)以及所述第二開關(guān)是高準位導通開關(guān)。所述控制單元耦接所述第一開關(guān)以及所述第二開關(guān)。所述脈波產(chǎn)生器耦接所述控制單元、所述第一開關(guān)以及所述第二開關(guān)，用來產(chǎn)生彼此互補的第一脈波信號以及第二脈波信號，所述第一脈波信號用來控制所述第一開關(guān)的導通頻率，所述第二脈波信號用來控制所述第二開關(guān)的導通頻率。所述充電泵耦接在所述控制單元以及所述脈波產(chǎn)生器與所述第一開關(guān)以及所述第二開關(guān)之間，用來提供導通所述第一開關(guān)或所述第二開關(guān)的增補電壓。在所述第一電池單元的相對容量高于所述第二電池單元的相對容量時，所述控制單元用來致能所述脈波產(chǎn)生器，使所述第一脈波信號導通所述第一開關(guān)且由所述返馳變壓器將所述第一電池單元的電能轉(zhuǎn)換為磁能，并使所述第二脈波信號導通所述第二開關(guān)且由所述返馳變壓器將磁能轉(zhuǎn)換為電能供應給所述第二電池單元。