[發明專利]一種基于負載開關的多電芯串聯鋰電池

在審

• 申請號: 201710877122.2
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107453452A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 吳珂;龔自立
• 申請（專利權）人: 啟攀微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 俞滌炯

1.一種基于負載開關的多電芯串聯鋰電池，應用于電池供電領域，其特征在于，包括：

多個串聯鋰電芯，所述串聯鋰電芯依次相互串聯形成一串聯鋰電芯組，每個所述串聯鋰電芯的正極分別連接一第一開關的第一端，每個所述串聯鋰電芯的負極分別連接一第二開關的第一端；

負極鋰電芯，與所述串聯鋰電芯組串聯，且所述負極鋰電芯的正極連接所述串聯鋰電芯組的負極，所述負極鋰電芯的正極還連接一第三開關的第一端，所述負極鋰電芯的負極連接一第一N型場效應管的源極；

儲能器，所述儲能器的正極分別連接每個所述第一開關的第二端以及所述第三開關的第二端，所述儲能器的負極分別連接每個所述第二開關的第二端以及所述第一N型場效應管的漏極；

電壓檢測器，分別連接每個所述串聯鋰電芯和所述負極鋰電芯的正極和負極，用于檢測每個所述串聯鋰電芯和所述負極鋰電芯的實時電壓；

控制器，分別連接所述電壓檢測器、所述第一開關的控制端、所述第二開關的控制端、所述第三開關的控制端、所述第一N型場效應管的柵極，用于根據所述實時電壓，在任一所述串聯鋰電芯電壓低于所述負極鋰電芯電壓時，通過控制所述第一開關、所述第二開關、所述第三開關以及所述第一N型場效應管的通斷的組合，將所述負極鋰電芯的電量通過所述儲能器轉移至對應的所述串聯鋰電芯中。

2.根據權利要求1所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述控制器為一可編程邏輯控制器，所述控制器內包括：

對比單元，連接所述電壓檢測器，預設有一均衡電壓差，用于在任一所述串聯鋰電芯的所述實時電壓低于所述負極鋰電芯的所述實時電壓且差值大于所述均衡電壓差時，向調控單元發送調控指令；

所述調控單元，連接所述對比單元，預設有一充放電時間，所述調控單元用于在接收到所述調控指令后，控制所述第一N型場效應管導通，控制所述第三開關通導并限流；

在經過所述充放電時間后，關斷所述第一N型場效應管和所述第三開關；

之后，控制對應的串聯鋰電芯的所述第一開關通導，控制對應的串聯鋰電芯的所述第二開關通導并限流；

在經過所述充放電時間后，關斷所述第一開關和所述第二開關。

3.根據權利要求2所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述電壓檢測器，為一模數轉換檢測裝置，用于將檢測到的所述實時電壓轉化為數字信號。

4.根據權利要求1所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述儲能器為一電容或一鋰電芯。

5.根據權利要求1所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述第一開關、所述第二開關和所述第三開關均為負載開關，所述負載開關包括：

兩個串聯的第二N型場效應管，串聯在所述負載開關的第一端和第二端之間，用于控制所述負載開關的通導狀態；

電荷泵，所述電荷泵的輸出端連接所述第二N型場效應管的柵極，用于向所述第二N型場效應管的柵極輸出控制電壓，控制所述第二N型場效應管的通斷狀態和限流狀態；

限流控制器，分別連接所述電荷泵和所述控制器，用于根據所述控制器指令控制電荷泵輸出的所述控制電壓。

6.根據權利要求5所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述負載開關還包括電壓選高器，分別連接所述負載開關的第一端和第二端，用于選取所述負載開關第一端和第二端中的高電平，對所述負載開關進行供電。

7.根據權利要求6所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述負載開關還包括低壓降電壓源，連接所述電壓選高器，用于從所述高電平中產生所述負載開關的工作電壓。

8.根據權利要求5所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述負載開關還包括過壓保護單元和欠壓保護單元，分別連接所述電荷泵，用于在所述負載開關的工作電壓過高或過低時，控制所述負載開關不導通。

9.根據權利要求5所述的多電芯串聯鋰電池，其特征在于，所述第二N型場效應管上各設置有一寄生二極管，所述負載開關的第一端和第二端均連接一個所述第二N型場效應管的漏極。