專利名稱：鋰電池組電壓均衡充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰電池組充電電路，尤其涉及一種鋰電池組電壓均衡充電電路。
背景技術(shù)：
基于鋰電池的生產(chǎn)工藝、電池材料、充電方法等原因，使鋰電池組各個電池之間的端電壓出現(xiàn)差異，造成鋰電池組充電時(shí)各節(jié)鋰電池先后不同時(shí)間被充足電，必然導(dǎo)致有的鋰電池先充足電出現(xiàn)過充電現(xiàn)象，有的鋰電池后充足電又出現(xiàn)充電不足問題，這將影響鋰電池組的使用壽命。
當(dāng)鋰電池組中某個單節(jié)電池先充足電，將會處在過電壓充電的危險(xiǎn)，充電能量將過剩，過剩電能又轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，電池?nèi)部溫升提高，加速電池電解液分解而產(chǎn)生氣體，惡性循環(huán)，內(nèi)壓上升，鋰電池組外殼有產(chǎn)生破裂的危險(xiǎn)。對充電不足的鋰電池，有過度放電危險(xiǎn)，導(dǎo)致電解液分解，電池性能下降，縮短壽命?？梢妼︿囯姵亟M電壓均衡充電將直接保護(hù)鋰電池組的使用安全和延長鋰電池組使用壽命。
目前，單節(jié)鋰電池充放電管理保護(hù)電路己較成熟，如圖3所示為常見單節(jié)鋰電池充放電管理保護(hù)模塊電路的方框圖，該保護(hù)電路包括由過充電檢測比較器10、過放電檢測比較器ll、邏輯判斷控制電路12、充電控制開關(guān)16、放電控制開關(guān)15等組成的鋰電池監(jiān)測保護(hù)電路。檢測比較器10、 11檢測到鋰電池9的電位后，將被檢測鋰電池的電位9與檢測比較器10、 11內(nèi)置的基準(zhǔn)電壓比較，然后將比較結(jié)果輸出給邏輯判斷控制電路12，邏輯判斷控制電路12按照事先設(shè)定的數(shù)值和控制程序去控制充電開關(guān)16和放電控制開關(guān)15的充、放電回路的通斷。
正常充、放電回路工作時(shí)單節(jié)鋰電池充放電管理保護(hù)模塊的輸出腳CO、DO均輸出高電平，充電控制開關(guān)16和放電控制開關(guān)15的均導(dǎo)通，單節(jié)鋰電池按正常充、放電工作。
若檢測到有過充電壓或過放電壓時(shí)，則單節(jié)鋰電池充放電管理保護(hù)模塊的輸出腳CO或DO輸出低電平，使充電控制開關(guān)管16或放電控制開關(guān)管15截止，單節(jié)鋰電池被停止充、放電，從而實(shí)現(xiàn)對單節(jié)鋰電池的充電電壓、放電電壓、放電電流進(jìn)行監(jiān)測和控制，達(dá)到了保證單節(jié)鋰電池使用中的安全和延長鋰電池的使用壽命。
目前，對于多節(jié)鋰電池組，僅有對鋰電池組在過電壓充電和過度放電時(shí)起保護(hù)作用的電路，而沒有鋰電池組內(nèi)各電池的電壓均衡充電電路。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種鋰電池組電壓均衡充電電路，有效地保證各單節(jié)鋰電池使用中的安全和延長使用壽命。本實(shí)用新型的上述目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)鋰電池組電壓均衡充電電路，包括有串聯(lián)多節(jié)鋰電池的鋰電池2，所述的多節(jié)鋰電池各自并聯(lián)有一個電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)和一個單電池電壓監(jiān)測模塊，所有單電池電壓監(jiān)測模塊4的輸出連接到充放電控制電路5。在鋰電池組充電過程中，當(dāng)所述的電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)檢測到與其并聯(lián)的單節(jié)鋰電池先接近充滿電時(shí)，由其進(jìn)行分流，減小該節(jié)鋰電池的充電電流，阻止其過充電，同時(shí)又保持整個串聯(lián)充電回路中電流連續(xù)和充電電流相對穩(wěn)定，采用分流的方法來實(shí)現(xiàn)各節(jié)電池均衡充電。所述的所有單電池電壓監(jiān)測模塊4監(jiān)測到全部鋰電池充足電后，通過充放電控制電路5斷開鋰電池組的充放電回
路，從而完成整個充電過程。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及效果是提供一種對鋰電池組中各單節(jié)電池實(shí)現(xiàn)均衡充電，有效地保證各單節(jié)鋰電池使用中的安全和延長使用壽命。
本實(shí)用新型電路，采用電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)對每一節(jié)電池進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)該節(jié)電池充電接近充足時(shí)，通過分流的方法延緩充電速度，控制過充現(xiàn)象，當(dāng)全部的單節(jié)電池充滿電時(shí)，即充電結(jié)束。從而實(shí)現(xiàn)均衡充電，延長了電池的使用壽命。


圖l 是本實(shí)用新型的線路原理框圖2 是本實(shí)用新型的電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)線路圖3 是單節(jié)鋰電池充放電管理保護(hù)模塊監(jiān)測原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1是本實(shí)用新型的線路原理框圖，包括有鋰電池組2，它們由多節(jié)鋰電池E1、E2、…、En串聯(lián)組成，各節(jié)鋰電池各自并聯(lián)有一個電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)和一個單電池電壓監(jiān)測模塊，所有單電池電壓監(jiān)測模塊4的輸出連接到充放電控制電路5。在鋰電池組2充電過程中，當(dāng)所述的電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)3檢測到與其并聯(lián)的單節(jié)鋰電池先接近充滿電時(shí)，由其進(jìn)行分流，減小該節(jié)鋰電池的充電電流，阻止其過充電，同時(shí)又保持整個串聯(lián)充電回路中電流連續(xù)和充電電流相對穩(wěn)定，采用分流的方法來實(shí)現(xiàn)各節(jié)電池均衡充電。所述的所有單電池電壓監(jiān)測模塊監(jiān)測到全部鋰電池充足電后，通過充放電控制電路5斷開鋰電池組的充放電回路，從而完成整個充電過程。
各電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)均由均衡電阻、開關(guān)三極管、調(diào)整電阻、三端穩(wěn)壓管、限流電阻和分流三極管組成。
R0、 R0A、…、R0n為均衡電阻;
Ql、 Q1A、…、Qln為開關(guān)三極管;
R1和R2、 R1A和R2A、…、Rln和R2n為調(diào)整電阻;
Q20、 Q20A、…、Q20n為三端穩(wěn)壓管;
4R3、 R3A、…、R3n為限流電阻;Q3、 Q3A、…、Q3n為分流三極管;
就鋰電池E1并聯(lián)的電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)而言，分流三極管Q3的發(fā)射極和集電極分別與所連接鋰電池E1的正極和負(fù)極相連，其基極連接三端穩(wěn)壓管Q20的輸出端Voiit，三端穩(wěn)壓管Q20的接地端連接鋰電池E1的負(fù)端，三端穩(wěn)壓管Q20的控制端連接兩個串接調(diào)整電阻R1和R2的中間連接點(diǎn)，三端穩(wěn)壓管Q20的輸出端Vout通過限流電阻R3與鋰電池E1的正極相連，兩個串接調(diào)整電阻R1和R2—端與鋰電池E1的正極相連，另一端與開關(guān)三極管Q1的集電極相連，開關(guān)三極管Q1的發(fā)射極與鋰電池E1的負(fù)端相連，開關(guān)三極管Q1的基極與均衡電阻R0的分壓端相連，所有的均衡電阻RO、 R0A、 ...、 R0n串聯(lián)，其上端與鋰電池組2的正極相連，下端與最后一個開關(guān)三極管Qln的基極相連，其中間各連接點(diǎn)為分壓端與各個開關(guān)三極管的基
極相連。其他電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與上述結(jié)構(gòu)相同。
電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)工作原理在接上鋰電池充電器1對鋰電池組2進(jìn)行充電
時(shí)，Ql、 Q1A、…、Qln為開關(guān)三極管均正向偏置，并處于深飽和導(dǎo)通狀態(tài)，飽
和壓降UCES〈0. 15V。
Rl和R2、 R1A和R2A、……、Rln和R2n為設(shè)置均衡電壓開始分流的調(diào)整電
阻；
Q20、 Q20A……Q20n三端穩(wěn)壓管為設(shè)置均衡電壓開始分流的電壓值；
Vout = (l+Rl/R2)Vref; Vref = 2. 5V;
調(diào)節(jié)Rl或R2使Vout = (l+Rl/R2)Vref=U分流設(shè)定電壓值
=U過充電檢測電壓值一O. 01V;
I充二IE1 + IR0二I充電器設(shè)定電流值；I充電器設(shè)定電流值根據(jù)電池具體要求設(shè)置；正常充電工作時(shí)-
IROX RO+IROXROA+......+IRO XROn=U待充電電池電壓一O. 7V;
所以URO=UROA=……=1^01)=11待充電電池電壓一0. 7V。充電時(shí)由E+產(chǎn)生的電流I充經(jīng)過E1、 E2、……、En和RO、 ROA、……、ROn到E—端；
可見充電時(shí)分配給各個待充電電池電壓值相等，E+值均衡分配到鋰電池組2各個鋰電池上。
充電時(shí)若待充電電池E1電壓已先到達(dá)設(shè)定值U分流設(shè)定電壓值，則Q20導(dǎo)通，多余電荷經(jīng)E+、 R3、 Q20、 E2、 E3……En回到E-，保持串聯(lián)充電回路中電流連續(xù)和充電電流相對穩(wěn)定。若需加大分流值可再對三極管Q3、 Q3A、……、Q3n電路適當(dāng)調(diào)整，以滿足設(shè)計(jì)分流值要求。
鋰電池組中各個鋰電池都有一個高精度分流電壓檢測網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)檢測到某個鋰電池電壓先接近U待充電電池電壓時(shí)會及時(shí)分流，防止鋰電池過電壓充電；
鋰電池組中各個鋰電池都并聯(lián)一個高精度單電池電壓監(jiān)測模塊。若發(fā)現(xiàn)有過電壓充電、過電壓放電或負(fù)載短路時(shí)充、放電控制電路5自動斷開回路，停止鋰電池組充、放電。
權(quán)利要求1、一種鋰電池組電壓均衡充電電路，包括有串聯(lián)多節(jié)鋰電池的鋰電池組(2)，其特征在于所述的鋰電池組(2)的各個鋰電池各自并聯(lián)有一個電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)和一個單電池電壓監(jiān)測模塊，所有單電池電壓監(jiān)測模塊(4)的輸出連接到充放電控制電路(5)；所述的電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)(3)檢測到與其并聯(lián)的鋰電池先達(dá)到設(shè)定充滿電時(shí)的電壓值時(shí)，由其進(jìn)行分流，減小該鋰電池的充電電流，同時(shí)保持串聯(lián)充電回路中電流連續(xù)和充電電流相對穩(wěn)定，所述的所有單電池電壓監(jiān)測模塊(4)監(jiān)測到全部鋰電池充足電后，所述的充放電控制電路(5)斷開充放電回路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋰電池組電壓均衡充電電路，其特征是并聯(lián)于第一節(jié)鋰電池(El)的電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)由均衡電阻(R0)、開關(guān)三 極管(Ql)、調(diào)整電阻(Rl、 R2)、三端穩(wěn)壓管(Q20)、限流電阻(R3)和分流三 極管(Q3)組成；分流三極管(Q3)的發(fā)射極和集電極分別與所連接鋰電池(El)的正極和負(fù) 極相連，其基極連接三端穩(wěn)壓管(Q20)的輸出端(Vout)，三端穩(wěn)壓管(Q20) 的接地端連接鋰電池的負(fù)端，三端穩(wěn)壓管(Q20)的控制端連接兩個串接調(diào)整電 阻(Rl、 R2)的中間連接點(diǎn)，三端穩(wěn)壓管(Q20)的輸出端(Vout)通過限流電 阻(R3)與鋰電池的正極相連，兩個串接調(diào)整電阻(Rl、 R2) —端與鋰電池的正 極相連，另一端與開關(guān)三極管(Ql)的集電極相連，開關(guān)三極管(Ql)的發(fā)射極 與鋰電池的負(fù)端相連，開關(guān)三極管(Ql)的基極與均衡電阻(RO)的分壓端相連， 所有的均衡電阻(RO、 ROA、 R0B、 ...、 R0n)串聯(lián)，其上端與鋰電池組(2)的 正極相連，下端與最后一個開關(guān)三極管(Qln)的基極相連，其中間各連接點(diǎn)為 分壓端；所有電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)具有相同的電路結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種鋰電池組電壓均衡充電電路。包括有串聯(lián)的多節(jié)鋰電池，多節(jié)鋰電池各自并聯(lián)有一個電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)和一個單電池電壓監(jiān)測模塊，所有單電池電壓監(jiān)測模塊的輸出連接到充放電控制電路。在鋰電池組充電過程中，當(dāng)所述的電壓監(jiān)測分流網(wǎng)絡(luò)檢測到與其并聯(lián)的單節(jié)鋰電池先接近充滿電時(shí)，由其進(jìn)行分流，減小該節(jié)鋰電池的充電電流，阻止其過充電，同時(shí)又保持整個串聯(lián)充電回路中電流連續(xù)和充電電流相對穩(wěn)定。采用分流的方法來實(shí)現(xiàn)各節(jié)電池均衡充電，有效地保證各單節(jié)鋰電池使用中的安全和延長使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK201290020SQ200820216229
公開日2009年8月12日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者趙長連 申請人:南京特能電子有限公司