一种充电平衡管理电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种充电平衡管理方法及具体电路。所述充电平衡管理方法包含平衡模式和非平衡模式，可用于对包含多节电池的电池组进行充电管理。在平衡模式下，在达到平衡条件后，所述充电平衡管理方法可通过减小对电池组中超过设定阈值电压的电池的充电电流来实施电池电量平衡功能，以避免频繁触发过压保护以及多次过压保护后停止充电导致的充电时长过长的问题，改善电池的充电效率，实现更加安全智能的充电过程，使电池的寿命得以最优化。

【技术实现步骤摘要】
一种充电平衡管理电路和方法
本专利技术涉及一种电子电路，特别地，涉及电池电路的充电管理。
技术介绍
在传统的电池组充电系统中，充电芯片和平衡芯片通常是独立的。充电芯片负责控制充电电压和充电电流，对电池组进行充电，而平衡芯片则负责监测与平衡电池组中各电池的电量。但独立的充电芯片和平衡芯片各自的功能单一，无法实现对电池组的灵活有效控制。在目前部分小电池组(例如2-4节电池)的充电系统中，也有部分集成充电和平衡的充电平衡管理系统，可以对电池组实行充电管理和电池平衡的控制。图1示出了现有技术的充电平衡管理系统的工作流程。如图1所示，在电池平衡部分，所述充电平衡管理系统会对每个电池电压作一个判断，当发现某一个电池的电压Vbatt大于阈值Vt1时，系统将该电池电压Vbatt与最低的电池电压Vmin相减后再与阈值Vt2相比较，当两者压差大于阈值Vt2时，对具有电压Vbatt的电池进行放电，以实现电池组内各电池电量之间的平衡。而在充电管理部分，在一般情况下，当电池达到判满条件时，即总电池电压达到判满值，并且充电电流下降至一定值时，充电平衡管理系统停止充电。然而，充电平衡管理系统均设有过压保护，当其中任一电池电压超过阈值Vovp时，过压保护被触发，充电过程将停止。若此时过压的电池电压与最小电池电压Vmin的压差还未达到阈值Vt2时，只有当过压的电池电压重新下降至阈值Vovp以下，充电才会重新开始。而当电池电压再次过压时，充电又将停止，又将等电池电压再次下降时，充电再次开始。这样一来，充电时间会比较长，同时屡屡触发过压保护对电池的寿命也有不利影响。并且，充电平衡管理系统在总电池电压和充电电流达到判满条件时停止充电，而在总电池电压达到判满值时，单个电池间的电压有可能仍未达到平衡。该情况会导致各电池电压的不平衡，不利于电池的工作及寿命。因此，有必要提出一种智能高效的电池充电平衡管理电路，以解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种充电平衡管理电路及方法，所要解决的技术问题是改善电池的充电效率，缩短电池组的充电时长，实现更加安全智能的充电过程，使电池的寿命得以最优化。依据本专利技术一实施例的一种充电平衡管理电路，包括：连接方式检测电路，接收电池组的各电池之间的连接点的电压和接地阈值，基于电池组各电池连接点的电压分别和接地阈值的比较，输出平衡连接信号，其中，在电池组各电池之间的连接点的电压均大于接地阈值时，平衡连接信号有效，否则，平衡连接信号无效；充电电路，接收平衡连接信号、电池组各电池之间的连接点的电压、电池组各电池的电压以及电池组总电压，在平衡连接信号有效时，基于电池组各电池之间的连接点的电压和各电池电压，提供充电电流给电池组充电，在平衡连接信号无效时，基于电池组总电压，提供充电电流给电池组充电；以及电量平衡电路，接收平衡连接信号和电池组各电池的电压，在平衡连接信号有效时，基于电池组各电池的电压，提供各电池的放电开关的控制信号。依据本专利技术一实施例的一种充电平衡管理方法，可用于对电池组充电，包括：检测各电池间连接点的电压是否大于接地阈值，若是，则进入电池平衡模式，否则进入非电池平衡模式；在电池平衡模式下：基于电池组中各电池的电压对电池组充电；检测是否有任意电池电压大于第一平衡使能阈值，若是，使能平衡功能，否则，平衡功能不使能；检测是否有任意电池电压与其他电池的最小电压的压差大于第二平衡使能阈值，若是，则实施预设时长的平衡过程，否则，不实施平衡过程；判断平衡是否完成，具体为判断最大电池电压与最小电池电压之间的压差是否小于第二平衡使能阈值，若是，则检测电池组的判满条件是否满足，否则继续检测是否有任意电池电压与其他电池的最小电压的压差大于第二平衡使能阈值；检测电池组的判满条件是否满足，具体为所有电池电压是否达到恒压电压阈值，并且充电电流是否低于电流判满阈值，若均为是，则停止充电，否则继续充电；在非电池平衡模式下：基于电池组总电压对电池组充电；以及检测电池组的判满条件是否满足，具体为检测电池组总电压是否达到恒压总电压阈值，并且充电电流是否低于电流判满阈值，若均为是，则停止充电，否则继续充电。附图说明图1示出了现有技术的充电平衡管理系统的工作流程；图2示出了根据本专利技术一实施例的充电平衡管理方法20的流程示意图；图3示出了根据本专利技术一实施例的基于电池组中各电池电压Vbatt1～Vbattn对电池组充电的具体方法流程示意图；图4示出了根据本专利技术一实施例的基于电池组总电压Vbatts对电池组充电的方法流程示意图；图5示出了根据本专利技术一实施例的充电平衡管理电路50的电路模块示意图；图6示出了根据本专利技术一实施例的充电电路60的电路结构示意图；图7示出了根据本专利技术一实施例的充电调节电路70的电路结构示意图；图8示出了根据本专利技术一实施例的电量平衡电路80的电路结构示意图；图9示出了根据本专利技术一实施例的电量平衡电路90的电路结构示意图；图10示出了根据本专利技术一实施例的电压检测电路100的电路结构示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图2示出了根据本专利技术一实施例的充电平衡管理方法20的流程示意图。所述充电平衡管理方法20可用于对包括至少一节电池的电池组充电，并且同时实现电池电量平衡功能，所述电池组的各电池分别与各自的放电开关并联。如图2所示，所述充电平衡管理方法20包括：步骤201，检测各电池间连接点的电压Vmid(1)～Vmid(n-1)是否大于接地阈值Vth-gnd，若是，则进入电池平衡模式，否则进入非电池平衡模式；在电池平衡模式下：步骤202，基于电池组中各电池的电压Vbatt1～Vbattn对电池组充电；步骤203，检测是否有任意电池的电压Vbattx大于第一平衡使能阈值Vbth1，若是，则进入步骤204，否则回到步骤202继续充电；步骤204，使能平衡功能；步骤205，检测是否有任意的电池电压Vbattx与最小的电池电压Vmin的压差大于第二平衡使能阈值Vbth2，若是，则转到步骤206，否则，回到步骤204；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电平衡管理电路，包括：连接方式检测电路，接收电池组的各电池之间的连接点的电压和接地阈值，基于电池组各电池连接点的电压分别和接地阈值的比较，输出平衡连接信号，其中，在电池组各电池之间的连接点的电压均大于接地阈值时，平衡连接信号有效，否则，平衡连接信号无效；充电电路，接收平衡连接信号、电池组各电池之间的连接点的电压、电池组各电池的电压以及电池组总电压，在平衡连接信号有效时，基于电池组各电池之间的连接点的电压和各电池电压，提供充电电流给电池组充电，在平衡连接信号无效时，基于电池组总电压，提供充电电流给电池组充电；以及电量平衡电路，接收平衡连接信号和电池组各电池的电压，在平衡连接信号有效时，基于电池组各电池的电压，提供各电池的放电开关的控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种充电平衡管理电路，包括：连接方式检测电路，接收电池组的各电池之间的连接点的电压和接地阈值，基于电池组各电池连接点的电压分别和接地阈值的比较，输出平衡连接信号，其中，在电池组各电池之间的连接点的电压均大于接地阈值时，平衡连接信号有效，否则，平衡连接信号无效；充电电路，接收平衡连接信号、电池组各电池之间的连接点的电压、电池组各电池的电压以及电池组总电压，在平衡连接信号有效时，基于电池组各电池之间的连接点的电压和各电池电压，提供充电电流给电池组充电，在平衡连接信号无效时，基于电池组总电压，提供充电电流给电池组充电；以及电量平衡电路，接收平衡连接信号和电池组各电池的电压，在平衡连接信号有效时，基于电池组各电池的电压，提供各电池的放电开关的控制信号。2.如权利要求1所述的充电平衡管理电路，其中，所述充电电路包括：充电使能电路，基于故障信号、电池组总电压、各电池电压、差值电压、充电电流、恒压总电压阈值、恒压电压阈值、电流判满阈值和第二平衡使能阈值，输出充电使能信号；平衡模式电流选择电路，基于各电池电压分别与预充电电压阈值的比较输出平衡模式预充电使能信号，基于各电池电压分别与恒流电压阈值的比较输出平衡模式恒流使能信号，其中，在任意电池电压小于预充电电压阈值的情况下，所述平衡模式预充电使能信号和平衡模式恒流使能信号均无效，在所有电池电压大于预充电电压阈值，并且任意电池电压小于恒流电压阈值的情况下，所述平衡模式预充电使能信号有效，而平衡模式恒流使能信号无效，在所有电池电压大于恒流电压阈值的情况下，所述平衡模式预充电使能信号无效，而平衡模式恒流使能信号有效；非平衡模式电流选择电路，基于电池组总电压分别与预充电总电压阈值和恒流总电压阈值的比较，输出非平衡模式预充电使能信号和非平衡模式恒流使能信号，其中，在电池组总电压小于预充电总电压阈值时，非平衡模式预充电使能信号和非平衡模式恒流使能信号均无效，在电池组总电压大于等于预充电总电压阈值并且小于恒流总电压阈值时，非平衡模式预充电使能信号有效，而非平衡模式恒流使能信号无效，在电池组总电压大于等于恒流总电压阈值时，非平衡模式预充电使能信号无效，而非平衡模式恒流使能信号有效；以及充电调节电路，基于平衡连接信号、充电使能信号、平衡模式预充电使能信号、平衡模式恒流使能信号、非平衡模式预充电使能信号、非平衡模式恒流使能信号、电池组总电压、各电池电压对负载充电；其中，在充电使能信号有效的情况下：当平衡模式预充电使能信号或非平衡模式预充电使能信号无效时，所述充电电流具有涓流电流值，当平衡模式预充电使能信号或非平衡模式预充电使能信号有效时，所述充电电流具有预充电电流值，当平衡模式恒流使能信号或非平衡模式恒流使能信号有效时，所述充电电流具有恒流电流值。3.如权利要求2所述的充电平衡管理电路，其中，所述充电使能电路包括：比较电路，接收电池总电压、恒压总电压阈值、各电池电压、恒压电压阈值、充电电流、电流判满阈值、差值电压和第二平衡使能阈值，其中，所述比较电路基于电池总电压与恒压总电压阈值的比较结果输出第一比较信号，基于各电池电压与恒压电压阈值的比较结果输出第二比较信号，基于充电电流与电流判满阈值的比较结果输出第三比较信号，基于差值电压与第二平衡使能阈值的比较结果输出第四比较信号；以及逻辑门电路，接收故障信号、第一比较信号、第二比较信号、第三比较信号和第四比较信号，基于故障信号、第一比较信号、第二比较信号、第三比较信号和第四比较信号的逻辑运算结果，输出充电使能信号。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏，杜磊，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51