对多节串联电池组的均衡电路及电池组模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种对多节串联电池组的均衡电路，用于对串联连接的复数节二次电池的均衡管理，包括至少一个电池均衡模块，电池均衡模块包括控制单元和由控制单元控制通断的分流电路，分流电路与其中一节电池并联连接，控制单元在充电过程中采集电池的电压，当判断其达到预设的均衡开启电压时，控制分流电路导通以分流所述电池的充电电流。本实用新型专利技术还公开了一种采用该均衡电路的电池组模块。本实用新型专利技术能对串联二次电池组的充放电进行有效均衡，其设计简单可靠、开发难度小且成本低。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池组的充放电管理，尤其是一种对多节串联电池组 的均衡电路以及采用该均衡电路的电池组模块。
技术介绍
目前二次电池的应用日新月异，如锂离子二次电池已开始应用于电工 工具、电动车领域，这些领域的锂电池大多是多节锂电池的串联应用，其 示意图如图1所示。这种多节二次电池的串联应用对电池一致性有很高的 要求，因为在多节电池的串联应用中，假设当某一颗电池(假定电池编号为CELL3)因性能较差在第一次放电过程中电压首先降到过放电保护电压 时，电池保护板便会断开放电回路，在下一个充电过程中其它电池便会比 CELL3先充满而达到过充保护电压，这样CELL3还没充满保护电路断开充 电回路，那么在第二次放电过程中会更早达到过放电保护电压，这样不到 几个循环，整组电池包的性能便大打折扣，CELL3 (性能最差的那颗电池) 就像木桶效应一样制约着整组电池包的性能。所以在多节二次电池的串联 应用中，均衡功能是必须的。传统的均衡方案采用单片机或配合由功能强大的电池管理IC，单片机 采集每颗电池电压，根据每节电池电压情况决定对那颗电池均衡。均衡的 本质是对电压高的电池分流。均衡硬件电路原理图如图2所示。由电池管 理IC或单片机(MCU)、均衡电阻R1、 R2、 R3、 Rn以及均衡控制开关管Q1、 Q2、 Q3、 Qn组成，电池管理IC或MCU中的管脚BAT1、 BAT2、 BAT3、 BATn 负责实时监测电池组中每一颗电池的电压，管脚CB1、 CB2、 CB3、 CBn负责 控制均衡控制开关管的开关。当某颗电池电压过高(暂假定为CELL2)，管 脚CB2发出一个电平使开关管Q2导通，电池BAT2便经过电阻R2、开关管 Q2放电，即分出电流I2。当然也可以对多路电池进行均衡。传统方案中， 电池管理IC采集所有电池电压，并进行分析和比较，判断电池电压是否达 到均衡开启电压，再比较电池电压间的压差是否在均衡精度范围外，当电 池电压达到均衡开启电压，且电池电压间的压差在均衡精度范围外时，开 始进行均衡。传统方案的优点是算法灵活，均衡效果好，精度高，但其缺点是电池管理器件的设计开发难度大，成本高。
技术实现思路
本技术的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种对多节 串联电池组的均衡电路，其设计简单可靠、开发难度小且成本低。本技术的另一目的是提供一种电池组模块，其含有上述均衡电路， 具有设计简单可靠且制造成本低的优点。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案一种对多节串联电池组的均衡电路，用于对串联连接的复数节二次 电池的均衡管理，其特征在于,包括至少一个电池均衡模块，所述电池均 衡模块包括控制单元和由所述控制单元控制通断的分流电路，所述分流电 路与其中 一节电池并联连接，所述控制单元在充电过程中监测所述电池的电压，当判断其达到预设的均衡开启电压时，控制所述分流电路导通以分 流所述电池的充电电流。 优选地所述分流电路包括M0SFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,即金属氧化物半导体场效应晶体管)，所述M0SFET的 漏极耦合到所述电池的正极，其源极耦合到所述电池的负极，其栅极耦合 到所述控制单元的控制输出端。所述电池均衡模块与所述复数节二次电池一对一地设置。所述二次电池为锂电池。一种电池组模块，包括串联连接的复数节二次电池，其特征在于,还包 括至少一个电池均衡模块，所述电池均衡模块包括控制单元和由所述控制 单元控制通断的分流电路，所述分流电路与其中一节电池并联连接，所述 控制单元在充电过程中监测所述电池的电压，当判断其达到预设的均衡开 启电压时，控制所述分流电路导通以分流所述电池的充电电流。优选地所述分流电路包括M0SFET，所述M0SFET的漏极耦合到所述电池的正 极，其源极耦合到所述电池的负极，其栅极耦合到所述控制单元的控制输 出端。所述电池均衡模块与所述复数节二次电池一对一地设置。所述二次电池为锂电池。本技术有益的技术效果是本技术的均衡电路包括至少一个电池均衡模块，电池均衡模块包括控制单元和由控制单元控制通断的分流电路，分流电路与其中一节电池 并联连接，优选将多个电池均衡模块与各节电池一对一地设置，控制单元 在充电过程中采集相应电池的电压信号，当判断其达到预设的均衡开启电 压时，控制分流电路导通以分流相应电池的充电电流，通过合理设置均衡 开启电压，当电池充电到均衡开启电压时及时分流一部分充电电流，可保 证电池不过早达到过充电状态，从而避免由于各电池的一致性问题而影响 电池组的整体性能，并最大限度延长电池组的寿命。本技术中，每个 电池均衡模块监测一节电池的电压，当电池电压达到均衡开启电压时便开 启均衡，相对于现有技术，本技术省去了对均衡精度的分析与判断， 通过一种简易控制方式达到了使电池组每颗电池都能充饱的目的，其设计 算法简单，接法灵活，电路简单可靠，性能稳定，开发难度低，有效降低 了产品成本。附图说明图1为多节二次电池的串联应用示意图； 图2为传统均衡方案的电路原理图； 图3为本技术均衡电路一种实施例的电路原理图。 本技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。具体实施方式请参考图3，均衡电路包括多个电池均衡模块，各电池均衡模块通过 电池组接口与串联电池组中的各节二次电池一对一地连接设置。二次电池 优选采用锂电池。每一个电池均衡模块均包括控制单元和分流电路，分流 电路上设置有MOSFET开关管，具体可选用IRLML2402型管，其开通与关断 由控制单元控制。分流电路与相应二次电池并联连接，M0SFET的漏极与电 池的正极相连，MOSFET的源极通过电阻与电池的负极相连。控制单元为单 节电池管理IC，具体可选用芯片S-8261。控制单元的电压采集管脚VDD 和VSS分别与相应二次电池的正极和负极相连，控制单元的控制信号输出 管脚C0与MOSFET的栅极相连。控制单元在电池充电过程中采集电池电压 信号，当判断其达到预设的均衡开启电压时，控制分流电路上的MOSFET 开通以分流相应电池的充电电流。通过合理设置均衡开启电压，及时减小 电池充电电流，可保证电池组中的部分电池不过早达到过充电状态，从而 避免由于各电池的一致性问题而影响电池组的整体性能，并最大限度延长 电池组的寿命。以对第三节电池B3的充电管理为例，以预定的过充保护电压值(例如3.65V)作为均衡开启电压，充电时，控制单元U3的电压采集管脚VDD (5脚)、VSS (6脚)采集电池电压信号，当电池电压达到该过充保护电压 值时，控制单元U3判断电池达到均衡开始点，相应控制信号输出管脚CO (3脚)发出高电平，进而使开关管Q3导通，流向第三节电池正极B3+的 电流就会从其正极经过开关管Q3、电阻R3，流向第三节电池串接的下一颗 电池82的正极82+ (图中箭头展示了电流流向)，进而起到充电电流分流 的作用，保证第三颗电池B3不会过早发生过充现象。当第三节电池B3的 电压慢慢减小到均衡开启电压以下时，控制单元U3的3脚发出低电平信号， 进而使开关管Q3截止，停止均衡。上述均衡虽然只在电池充电过程中进 行，但是其显然对电池组达至整体的良性充放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对多节串联电池组的均衡电路，用于串联连接的复数节二次电池的均衡管理，其特征在于，包括至少一个电池均衡模块，所述电池均衡模块包括控制单元和由所述控制单元控制通断的分流电路，所述分流电路与其中一节电池并联连接，所述控制单元在充电过程中监测所述电池的电压，当判断其达到预设的均衡开启电压时，控制所述分流电路导通以分流所述电池的充电电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李春青，
申请(专利权)人：深圳市比克电池有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]