[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

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• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，特別涉及一種鋰電池分布式充電均衡電路及其控制方法。

背景技術(shù)

鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料，使用非水電解質(zhì)溶液的一次電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。隨著二十世紀(jì)末微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對(duì)電源提出了很高的要求，鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。

現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)鋰電池組均衡充電的有效方法是采用若干個(gè)獨(dú)立的充電器，分別對(duì)電池組中的各個(gè)單體進(jìn)行充電。這就需要所有電池必須單獨(dú)引出充電線(xiàn)，例如：16個(gè)電池組成的電池組需要引出32根充電線(xiàn)。這不僅增加了布線(xiàn)難度，而且提高了電池組的成本，且現(xiàn)有的鋰電池串聯(lián)會(huì)出現(xiàn)充電不均衡的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種鋰電池分布式充電均衡電路及其控制方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鋰電池的均衡充電，降低了電路的成本，滿(mǎn)足了實(shí)際應(yīng)用中的多種需要，詳見(jiàn)下文描述：

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，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。

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。

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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)圈的另一端；所述初級(jí)線(xiàn)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。

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)。

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。

所述核心控制單元和所述采樣模塊之間的通信為總線(xiàn)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(xiàn)通信。

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。

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。

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。

一種鋰電池分布式充電均衡電路的控制方法，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；