[發明專利]一種串聯鋰電池充電平衡電路

在審

• 申請號: 202010419876.5
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111446764A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 常海濤;邵宇杰;蘇盛;杜志凡
• 申請（專利權）人: 福建南平南孚電池有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M1/088;H01M10/42
• 代理公司: 福州市鼓樓區鼎興專利代理事務所(普通合伙) 35217
• 代理人: 陳玉琴;傅契克

本發明公開了一種串聯鋰電池充電平衡電路，包括由N個電芯串聯而成的電池組、用于采集電池組內各電芯電壓的電壓采樣電路、DC?DC電源模塊、DC?DC輸出控制電路、開關組合電路、開關驅動電路、MCU控制單元，DC?DC電源模塊、開關組合電路和電池組依次連接，電壓采樣電路與MCU控制單元連接，MCU控制單元、DC?DC輸出控制電路和DC?DC電源模塊依次連接，MCU控制單元、開關驅動電路和開關組合電路依次連接。本發明不僅可以有效地監測電池組內各節電芯的電壓，對整個電池組或部分電芯甚至單節電芯充電，解決電池組內各電芯的均衡充電問題，避免因個體差異，而需對各電芯進行篩選，其大大減略了各類產品繁瑣的制造工序，提高產品的使用壽命，降低產品使用的安全風險。

技術領域

本發明涉及電池充電技術領域，尤其涉及一種串聯鋰電池充電平衡電路。

背景技術

近些年，越來越多的鋰離子電池被應用于醫療、汽車、消費電子中。針對不同的負載，往往需要對鋰電池進行串并聯，以滿足不同電壓、電流的輸出需求。然而，串并聯而成的鋰電池包內各電芯本身的個體差異性、及外界影響如工作溫度的不一致，使得長時間工作后，其內各電芯會出現較大的差異，容量不一致，各電芯容量不一致，易導致充電時有些電芯可充滿電，有些電芯卻無法充滿電的情況（即欠充），而這嚴重影響鋰電池包的性能和壽命使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種串聯鋰電池充電平衡電路。

實現本發明目的技術方案是：一種串聯鋰電池充電平衡電路，包括由N個電芯串聯而成的電池組、用于采集電池組內各電芯電壓的電壓采樣電路、DC-DC電源模塊、DC-DC輸出控制電路、開關組合電路、開關驅動電路、MCU控制單元，DC-DC電源模塊、開關組合電路和電池組依次連接，電壓采樣電路與MCU控制單元連接，MCU控制單元、DC-DC輸出控制電路和DC-DC電源模塊依次連接，MCU控制單元、開關驅動電路和開關組合電路依次連接，其中，

電池組內N個電芯依次由C_i（i=1，2，3，……，N）表示，N為不小于2的自然整數，電池組的兩端為輸出端；

開關組合電路包括2N+1個開關，2N+1個開關依次由K_j（j=1，2，3，……，2N+1）表示，電池組的任一電芯C_n兩端與相串聯的三個開關（K_2n-1、K_2n、K_2n+1）并聯，n為不大于N任一自然整數；

DC-DC電源模塊的兩端與相串聯的所有的開關K_2m（m=1，2，3，……，N）并聯；

MCU控制單元用于接收電壓采樣電路采集的電池組各電芯的電壓；控制開關驅動電路，使開關驅動電路驅動開關組合電路，以便開關組合電路內各開關相應的開關；控制DC-DC輸出控制電路，使DC-DC輸出控制電路驅動DC-DC電源模塊以輸出相應的電壓。

上述電芯C_i的下標相同時，為同一電芯；開關K_j的下標相同時，為一同開關。

進一步地，DC-DC輸出控制電路為PWM電路。其中，該PWM電路可以是現成的PWM芯片，也可以是MCU控制單元內置、自帶的PWM電路，通過MCU控制單元控制PWM電路的輸出波形來切換DC-DC電源模塊的輸出，其中，采用MCU控制單元自帶的PWM電路時，由于MCU控制單元通常為HT66F0185或STM32系列芯片，就宏觀結構上看，DC-DC電源模塊與MCU控制單元直接連接。另，本發明的DC-DC輸出控制電路還可以是驅動DC-DC電源模塊內MOS管開關的驅動電路，如UCC27321、UCC37323、MD1211等驅動芯片。