一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路，适用于串联的N节电池的充电，所述均衡电路包括N个开关单元、电压采样电路、均衡开关驱动电路、防反接开关管驱动电路、过压检测电路，本实用新型专利技术在检测到任意两个电池的压差大于第一阈值时导通电压较高的电池所对应的均衡开关管，从而进入非均衡状态，使得此节电池的充电电流减小，另一节电池充电电流不变，直到二者的压差减小到第二阈值时，才关断之前导通的均衡开关管，恢复至均衡状态，如此实现多节电池的均衡充电；而且当电池反接时，防反接开关管会关断，避免造成电池的损耗；本实用新型专利技术采样到了各节电池的具体电压以及总的电压，能对各节电池电压、总电池电压进行过压检测。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路
本技术涉及电池充电领域，尤其涉及一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路。
技术介绍
对多节(包括两节)电池进行充电时，各个电池的起始电压以及电池性能会有差异，充电过程中会出现一个电池已经过压而另一节电池还未充满的情况。充电芯片是通过检测电池电压来确定工作状态的，因此需要在充电过程中对多节电池进行均衡处理。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路，适用于串联的N节电池的充电，N为大于等于2的正整数，所述N节电池分布在N+1个充电节点之间，相邻两个充电节点之间设置一节电池，其特征在于，所述均衡电路包括：N个开关单元，相邻两个充电节点之间设置一个所述开关单元，每一开关单元包括串接的均衡开关管和防反接开关管；电压采样电路，与各个充电节点分别连接，用于输出每一节电池的采样电压以及所有电池总的采样电压；均衡开关驱动电路，与所述电压采样电路以及均衡开关管的控制端连接，用于根据电压采样电路输出的每一节电池的采样电压确定任意两节电池的压差，并在任意两节电池的压差超过第一阈值时导通该两节电池中的电压较高者所对应的开关单元中的均衡开关管，并在压差降低到第二阈值时关断之前导通的均衡开关管；防反接开关管驱动电路，与充电节点以及防反接开关管的控制端连接，并在任意相邻的两个充电节点之间的电池反接时关断该两个充电节点之间的防反接开关管。优选地，所述防反接开关管驱动电路包括N-1个比较器和N-1个前级开关管，所述N+1个充电节点按照充电电流的方向依次分为第1个至第N+1个充电节点，第i个前级开关管的控制端连接第i个比较器的输出端，第i个前级开关管的输入端接入第一电压，第i个前级开关管的输出端连接第i个充电节点和第i+1个充电节点之间的防反接开关管的控制端，第i个比较器的第一输入端连接第i个充电节点，第i个比较器的第二输入端连接第i+1个充电节点，其中，i为1至N-1的正整数，第N个充电节点和第N+1个充电节点之间的防反接开关管的控制端连接第N个充电节点。优选地，所述均衡开关驱动电路包括组比较器以及N-1个电压转换电路，所述电压转换电路用于将输入的电压转换为第一电压后输出，每一组比较器接入不同的两个电池的采样电压，且同一组比较器中的每个比较器的同相输入端与另一个比较器的异相输入端相同；当N为2时，同相输入端为第一个电池的采样电压的比较器的输出经由电压转换电路连接至第一个均衡开关管的控制端，另一个比较器的输出直接连接至第二个均衡开关管的控制端；当N大于2时，所述均衡开关驱动电路还包括逻辑处理电路，所述多组比较器的输出分别连接至逻辑处理电路，所述逻辑处理电路用于将同相输入端为第i个电池的采样电压的所有比较器的输出进行或处理后输出至所述逻辑处理电路的第i个输出端，所述逻辑处理电路的第i个输出端经由第i个电压转换电路连接至第i个均衡开关管的控制端，所述逻辑电路的第N个输出端直接连接第N个均衡开关管的控制端。优选地，所述均衡开关管和防反接开关管均为IGBT功率管，所述均衡开关管和防反接开关管的源端连接在一起，所述均衡开关管和防反接开关管的漏端分别连接同一个电池两端的充电节点。优选地，所述防反接开关管的控制端和源端之间还连接有限流电阻和稳压管，所述限流电阻和稳压管并联。优选地，所述电压采样电路包括第一分压电路、第二分压电路、N-1个运放、N-1个开关管、N个第一电阻和N个第二电阻，所述N+1个充电节点按照充电电流的方向依次分为第1个至第N+1个充电节点；第i个运放的同相输入端经由第i个第一电阻连接第i个充电节点，第i个运放的异相输入端连接第i+1个充电节点，第i个开关管的控制端连接第i个运放的输出端，第i个开关管的输入端连接第i个运放的同相输入端，第i个开关管的输出端经由第i个第二电阻连接第N+1个充电节点，第i个开关管的输出端用于输出第i节电池的采样电压，其中，i为1至N-1的正整数；第一分压电路连接于第N个充电节点和第N+1个充电节点之间，用于输出第N节电池的采样电压；第二分压电路连接于第1个充电节点和第N+1个充电节点之间，用于输出所有电池总的采样电压；其中，第一分压电路的输出电压与输入电压的分压比等于第二电阻与第一电阻的比值，第二分压电路的输出电压与输入电压的分压比等于第一分压电路的输出电压与输入电压的分压乘以1/N。优选地，所述均衡电路还包括：过压检测电路，其输入与所述电压采样电路的各个输出端分别连接，其输出连接至给所述N节电池充电的充电模块，所述过压检测电路用于对所有的采样电压进行过压检测，并在任一检测结果过压时触发充电模块启动过压保护。优选地，所述过压检测电路包括N+1个比较器和一个逻辑或电路，所述N+1个比较器的其中一个输入端接设定好的参考电压，所述N+1个比较器的另一个输入端分别一一对应的接入电压采样电路的N+1个采样电压，所述N+1个比较器的输出端连接所述逻辑或电路的输入，所述逻辑或电路的输出连接至所述充电模块。本技术的用于多节电池充电的防电池反接均衡电路，具有以下有益效果：本技术在当检测到任意两个电池的压差大于第一阈值时导通电压较高的电池所对应的均衡开关管，从而进入非均衡状态，使得此节电池的充电电流减小，另一节电池充电电流不变，直到二者的压差减小到第二阈值时，才关断之前导通的均衡开关管，恢复至均衡状态，二者充电电流恢复相等，如此实现多节电池的均衡充电；而且当电池反接时，防反接开关管会关断，避免造成电池的损耗；而且，本技术采样到了各节电池的具体电压以及总的电压，这样就能对各节电池电压、总电池电压进行过压检测。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：图1是本技术实施例一的用于多节电池充电的防电池反接均衡电路的示意图；图2是比较器的功能特性示意图；图3是第2节电池正常工作时等效电路；图4是第2节电池反接时等效电路；图5是第1节电池正常工作时等效电路；图6是第1节电池反接时等效电路；图7是本技术实施例二的用于多节电池充电的防电池反接均衡电路的示意图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的典型实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。应当理解本技术实施例以及实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路，适用于串联的N节电池的充电，N为大于等于2的正整数，所述N节电池分布在N+1个充电节点之间，相邻两个充电节点之间设置一节电池，其特征在于，所述均衡电路包括：/nN个开关单元，相邻两个充电节点之间设置一个所述开关单元，每一开关单元包括串接的均衡开关管和防反接开关管；/n电压采样电路，与各个充电节点分别连接，用于输出每一节电池的采样电压以及所有电池总的采样电压；/n均衡开关驱动电路，与所述电压采样电路以及均衡开关管的控制端连接，用于根据电压采样电路输出的每一节电池的采样电压确定任意两节电池的压差，并在任意两节电池的压差超过第一阈值时导通该两节电池中的电压较高者所对应的开关单元中的均衡开关管，并在压差降低到第二阈值时关断之前导通的均衡开关管；/n防反接开关管驱动电路，与充电节点以及防反接开关管的控制端连接，并在任意相邻的两个充电节点之间的电池反接时关断该两个充电节点之间的防反接开关管。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于多节电池充电的防电池反接均衡电路，适用于串联的N节电池的充电，N为大于等于2的正整数，所述N节电池分布在N+1个充电节点之间，相邻两个充电节点之间设置一节电池，其特征在于，所述均衡电路包括：
N个开关单元，相邻两个充电节点之间设置一个所述开关单元，每一开关单元包括串接的均衡开关管和防反接开关管；
电压采样电路，与各个充电节点分别连接，用于输出每一节电池的采样电压以及所有电池总的采样电压；
均衡开关驱动电路，与所述电压采样电路以及均衡开关管的控制端连接，用于根据电压采样电路输出的每一节电池的采样电压确定任意两节电池的压差，并在任意两节电池的压差超过第一阈值时导通该两节电池中的电压较高者所对应的开关单元中的均衡开关管，并在压差降低到第二阈值时关断之前导通的均衡开关管；
防反接开关管驱动电路，与充电节点以及防反接开关管的控制端连接，并在任意相邻的两个充电节点之间的电池反接时关断该两个充电节点之间的防反接开关管。


2.根据权利要求1所述的用于多节电池充电的防电池反接均衡电路，其特征在于，所述防反接开关管驱动电路包括N-1个比较器和N-1个前级开关管，
所述N+1个充电节点按照充电电流的方向依次分为第1个至第N+1个充电节点，第i个前级开关管的控制端连接第i个比较器的输出端，第i个前级开关管的输入端接入第一电压，第i个前级开关管的输出端连接第i个充电节点和第i+1个充电节点之间的防反接开关管的控制端，第i个比较器的第一输入端连接第i个充电节点，第i个比较器的第二输入端连接第i+1个充电节点，其中，i为1至N-1的正整数，第N个充电节点和第N+1个充电节点之间的防反接开关管的控制端连接第N个充电节点。


3.根据权利要求2所述的用于多节电池充电的防电池反接均衡电路，其特征在于，所述均衡开关驱动电路包括组比较器以及N-1个电压转换电路，所述电压转换电路用于将输入的电压转换为第一电压后输出，每一组比较器接入不同的两个电池的采样电压，且同一组比较器中的每个比较器的同相输入端与另一个比较器的异相输入端相同；
当N为2时，同相输入端为第一个电池的采样电压的比较器的输出经由电压转换电路连接至第一个均衡开关管的控制端，另一个比较器的输出直接连接至第二个均衡开关管的控制端；
当N大于2时，所述均衡开关驱动电路还包括逻辑处理电路，所述多组比较器的输出分别连接至逻辑处理电路，所述逻辑处理电路用于将同相输入端为第i个电池的采样电压的所有比较器的输出进行或处理后输出至所述逻辑处理电路的第i个输出端，所述逻辑处理电路的第i个输出端经由第i个电压转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学仁，黄裕泉，许如柏，
申请(专利权)人：辉芒微电子深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44