[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋰電池分布式充電均衡電路及其控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310349173.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103441542A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳斌斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津谷泰科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國(guó)林

1.一種鋰電池分布式充電均衡電路，所述鋰電池分布式充電均衡電路包括：核心控制單元，其特征在于，所述核心控制單元電連接若干個(gè)采樣模塊、電量計(jì)量模塊、邏輯控制單元，其中，

所述采樣模塊和所述電量計(jì)量模塊電連接電池組，所述邏輯控制單元電連接主動(dòng)平衡電源電路，還包括：為所述邏輯控制單元和所述主動(dòng)平衡電源電路提供充電的充電電源，

所述核心控制單元通過(guò)所述采樣模塊對(duì)所述電池組中的每個(gè)電池單體的電壓進(jìn)行采集，通過(guò)所述電量計(jì)量模塊對(duì)所述電池組的電流和電池容量進(jìn)行采集；

當(dāng)所述核心控制單元檢測(cè)到有電池單體的電壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述核心控制單元將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給所述邏輯控制單元，所述邏輯控制單元根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出脈沖控制信號(hào)，控制所述主動(dòng)平衡電源電路，所述主動(dòng)平衡電源電路將所述電池組或外接充電器的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對(duì)電池單體進(jìn)行充電；

所述核心控制單元通過(guò)所述電量計(jì)量模塊對(duì)所述外接充電器充入所述電池組的能量和電流進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)任意電池單體的電壓超過(guò)第一設(shè)定值時(shí)，所述核心控制單元切斷主充電回路；當(dāng)所述主動(dòng)平衡電源電路用整組能量補(bǔ)充短板時(shí)，如果所有電池單體電壓恢復(fù)到第二設(shè)定值以下時(shí)，再次打開(kāi)所述外接充電器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，再對(duì)電池單體進(jìn)行充電時(shí)，所述核心控制單元會(huì)不斷檢測(cè)電池單體電壓的變化和充入電池單體的電流，

當(dāng)某一電池單體電壓高于其他電池單體的電壓時(shí)，降低充入此電池單體的電流；或，

當(dāng)某一電池單體的電壓變化率低于其他電池單體的電壓變化率且小于最大充電電流時(shí)，提高充入此電池單體的電流，直到和其他電池單體的容量一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，所述主動(dòng)平衡電源電路設(shè)計(jì)為主充加輔充模式，采用開(kāi)關(guān)電源原理，

當(dāng)連接一串電池單體時(shí)，所述主動(dòng)平衡電源電路包括：變壓器，所述變壓器的初級(jí)線圈接MOS管的源極，所述MOS管的柵極接所述邏輯控制單元輸出的所述脈沖控制信號(hào)，所述MOS管的漏極輸出反饋電流；次級(jí)線圈一端接二極管的陽(yáng)極，且所述二極管的陰極接電容的一端，所述電容的另一端接所述次級(jí)線圈的另一端；所述初級(jí)線圈、所述電容的一端分別接所述充電器和所述電池單體的正極，所述電容的另一端接所述電池單體的負(fù)極。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，所述鋰電池分布式充電均衡電路還包括：與所述核心控制單元連接的弱電開(kāi)關(guān)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，所述充電電源到所述主動(dòng)平衡電源電路之間的回路中設(shè)置有保險(xiǎn)絲。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，所述核心控制單元和所述采樣模塊之間的通信為總線通信；所述核心控制單元和所述電量計(jì)量模塊之間的通信為總線通信。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，所述鋰電池分布式充電均衡電路還包括：RS232接口、485接口和以太網(wǎng)接口，

所述核心控制單元通過(guò)所述RS232接口、所述485接口和所述以太網(wǎng)接口接外部通信終端。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，所述鋰電池分布式充電均衡電路還包括：短路保護(hù)及MOS驅(qū)動(dòng)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘，

所述核心控制單元連接所述短路保護(hù)及MOS驅(qū)動(dòng)電路、所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路，其特征在于，所述核心控制單元通過(guò)所述采樣模塊對(duì)所述電池組中的電池單體的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，所述核心控制單元對(duì)采集到的溫度和溫度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)高于所述溫度閾值時(shí)，取消電池單體的均衡作用。

10.一種用于權(quán)利要求1所述的一種鋰電池分布式充電均衡電路的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

（1）當(dāng)某一電池單體的差異低于設(shè)計(jì)閾值時(shí)，所述核心控制單元檢測(cè)到電壓偏低時(shí)，啟動(dòng)所述邏輯控制單元；

所述核心控制單元通過(guò)19根數(shù)據(jù)線對(duì)所述邏輯控制單元進(jìn)行控制，其中16根數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)所述邏輯控制單元的16路脈沖控制信號(hào)的輸出；2根控制線，分別控制占空比和PWM輸出的開(kāi)啟，一根時(shí)鐘線用于同步16根數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)，所述核心控制單元通過(guò)控制MOS管的開(kāi)關(guān)占空比和頻率進(jìn)而控制充到電池單體中的電流；

（2）所述核心控制單元首先禁止所述邏輯控制單元輸出脈沖控制信號(hào)，接收第一組脈沖控制信號(hào)的輸入，再通過(guò)16根數(shù)據(jù)線輸出第一組脈沖控制信號(hào)，時(shí)鐘線工作；

（3）以此類(lèi)推，所述核心控制單元拉低時(shí)鐘線，接收第二組脈沖控制信號(hào)的輸入，再通過(guò)16根數(shù)據(jù)線輸出第二組脈沖控制信號(hào)，時(shí)鐘線工作。