锂电池均衡控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种锂电池均衡控制电路。所述电路包括用于采集电池各电芯电压参数的前端采集单元及用于实现系统管理和均衡控制的ＭＣＵ主控单元、存储器、与前端采集单元连接用于执行均衡功能的均衡单元、与ＭＣＵ主控单元连接受控于ＭＣＵ主控单元发出的ＰＷＭ信号控制外部充电器工作的充电控制单元。本实用新型专利技术由于在前一次的充电末期采集电池电芯数据作为均衡判断的电压数据，并通过ＭＣＵ计算均衡参数控制执行均衡，可以很大程度上减小内阻对检测结果的影响，使均衡控制更加精确、有效；且所述电路仅采用一集成芯片配合ＭＣＵ完成系统管理和均衡控制，电路简洁、成本适中。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及锂电池保护
，具体涉及一种应用于电动自行车上的锂电 池的均衡控制电路。
技术介绍
电动自行车锂电池管理系统是电动自行车锂电池包的重要组成部分。目前在电动 自行车应用方面，主要完成对锂电池的保护功能，避免锂电池在极端条件下出现电芯损坏， 过压起火等危险。保护方案主要采用Seiko公司的(例如8254，8261*)前端保护芯片，以 及02Micro公司的(例如890，8920…)前端模拟芯片等。采用Seiko方案的电池包功能简 单，成本低廉，主要通过模拟电压比较完成对锂电池的基本保护，保护精度较差，设置不灵 活且没有均衡控制。在多节锂电池串联的电池组中，电芯本身的自放电、温度、内阻等因素 都可能导致电池组中各电芯的容量不平衡，如果没有均衡控制，电池组的容量利用率将会 逐渐降低，因此电池的均衡控制是非常重要的。相对于Seiko方案，02Micro采用模拟数字混合电路设计，通过采用ADC以及状 态控制实现对锂电池的精确保护，同时集成了均衡控制，其通过对电芯电压比较自动进行 均衡控制。这种基于硬件电压比较，电流旁路的均衡方式，在一定的应用环境中能够达到 一定的均衡效果，但对于因内阻造成的不平衡，或是在磷酸铁锂电池的应用中，这种均衡方 式不能达到很好的效果，相反因为其简单的均衡控制会造成电量的损失。虽然相比之下， 02MicrO的方案比较全面，在低端应用中单芯片就可以完成保护及均衡控制的功能，但在高 端应用中却不能很好地完成均衡控制。
技术实现思路
本技术需解决的问题是提供一种成本适中、均衡效果好、适用范围广的锂电 池均衡控制电路。为解决上述问题，本技术所采取的技术方案为提供一种锂电池均衡控制电 路，包括用于采集电池各电芯电压参数的前端采集单元及用于实现系统管理和均衡控制的 MCU主控单元、用于在充电完成后存储电池各电芯参数的存储器；还包括对应于每个电池 电芯用于执行均衡功能的均衡单元，所述均衡单元与前端采集单元连接，通过前端采集单 元接收MCU主控单元信号对电芯进行均衡控制。所述前端采集单元采用集成芯片，其型号为0Z890。所述电路进一步包括充电控制单元，该单元与MCU主控单元连接，受控于MCU主控 单元发出的PWM信号控制外部充电器工作。所述电路通过比较各电芯的前一次充电后采集存储的电压数据来选择当前充电 需要进行均衡的电芯；当各电芯电压的差异达到设定值时，电压高的电芯即被选择为需要 进行均衡的电芯；再通过电压的差值和均衡电流的大小估算需要进行均衡的时间。根据计 算的均衡时间，在充电的过程中对相应的电芯进行均衡，达到均衡时间后停止均衡。与现有技术相比，本技术的有益效果在于由于在前一次的充电末期，即恒压 小电流阶段，此时电池内阻对于各电芯电压检测的影响最小，将此时的电芯电压作为均衡 判断的电压数据可以很大程度上减小内阻对检测结果的影响，使均衡控制更加精确、有效； 且所述电路仅采用一集成芯片配合MCU完成系统管理和均衡控制，电路简洁、成本适中。附图说明图1为所述均衡控制电路原理示意框图。具体实施方式为了便于本领域技术人员理解，以下结合附图及实施例对本技术作进一步的 详细说明。图1为所述均衡控制电路原理示意框图。如图，所述的锂电池均衡控制电路包括 MCU主控单元及与其连接的用于采集电池各电芯电压参数的前端采集芯片单元、充电控制 单元、与前端采集单元连接的均衡单元。所述前端采集芯片型号为0Z890，其通过串口与 MCU主控单元连接，与其进行数据传递，该芯片具有多组成对管脚，各成对管脚分别通过均 衡单元与电池各电芯两极连接。图中光耦Ul、U2组成两路充电控制单元，通过充电接口与 外部充电器连接，PACK+、PACK-为负载连接端子，CHG IN接充电器负极，充电器正极与负载 正极共用一个端子。另场效应管Q10、Q20组成过充过放的保护电路。如图所示，每个均衡单元包括电阻R1、R2、R3及场效应管Q1，所述电阻R1、R2分别 与电池电芯两极连接，另一端连接前端采集单元；所述电阻R3、场效应管Q1与电池电芯依 次串联形成回路，场效应管Q1栅极连接前端采集单元。该电路对应于各电池电芯，即每个 电池电芯均设置一个这样的均衡电路，而电路控制端连接于芯片0Z890。上述锂电池均衡控制电路的工作方法是MCU上电初始化后，读取0Z890配置参数 及系统参数，判断是否有需要均衡的电芯，判断方法即将各电池电芯电压值进行比较，当其 差值大于一定值即认为电压高的电芯为需要均衡的电芯。当有需要均衡的电芯时，则MCU 通过0Z890芯片控制相应的场效应管导通，则电芯与电阻、场效应管形成回路使该电芯放 电。且MCU通过检测到的均衡电流及该电芯电压与标准电压差值计算出该电芯需要均衡的 时间，然后由MCU输出时间控制信号给前端采集芯片0Z890，由0Z890再输出信号控制相应 的场效应管的导通时间，将电芯多余电量放掉，实现各电芯均衡。需要说明的是，上述仅为本技术的优选实施方式，在未脱离本技术构思 前提下对其所做的任何微小变化及等同替换，均应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂电池均衡控制电路，包括用于采集电池各电芯电压参数的前端采集单元及用于实现系统管理和均衡控制的ＭＣＵ主控单元、用于在充电完成后存储电池各电芯电压参数的存储器；其特征在于：还包括对应于每个电池电芯用于执行均衡功能的均衡单元，所述均衡单元与前端采集单元连接，通过前端采集单元接收ＭＣＵ主控单元信号对电芯进行均衡控制。

【技术特征摘要】
锂电池均衡控制电路，包括用于采集电池各电芯电压参数的前端采集单元及用于实现系统管理和均衡控制的MCU主控单元、用于在充电完成后存储电池各电芯电压参数的存储器；其特征在于还包括对应于每个电池电芯用于执行均衡功能的均衡单元，所述均衡单元与前端采集单元连接，通过前端采集单元接收MCU主控单元信号对电芯进行均衡控制。2.根据权利要求1所述的锂电池均衡控制电路，其特征在于所述均衡单元包括电阻 R1、R2、R3及场效应管Q1，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大明，刘飞，阮旭松，张维戈，王占国，邓杰，
申请(专利权)人：惠州市亿能电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]