[发明专利]一种用于电池均衡控制的芯片

说明书

技术领域：

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种用于电池均衡控制的芯片。

背景技术：

电池通常被串联使用以提供较高的输出电压和较大驱动电流，现在很多大功率电池供电都采用由多个单体电池串联、并联构成电池系统供电。

影响串联电池系统的性能和寿命的主要包括电池的材料、制造工艺等基本要素，其中电池单体一致性，成为关键因素；电池单体的差异性，在电池串联的使用过程中，电池单体的差异性将逐步加大，直接影响电池系统的性能和寿命，甚至影响电池系统的安全；当电池系统中单体电池电压高的电池，相对串联电池系统内其他电池单体较早地进入过充电状态，发生过充的电池单体随着充电的不断进行，极化作用加强，升温加剧，伴随不可逆的析气反应，电池容量降低，并有可能在充电结束后的短时间内使电池内部物质燃烧，导致电池报废。当电池系统中单体电池电压过低，放电过度，致使负极材料中的锂离子大量析出，并结晶，导致负极材料结构发生不可逆变化；金属结晶可能穿透隔膜，这都会造成电池损坏，甚至发热爆炸。

电池系统是电池单体串联使用，充电、放电是单一回路，因此保持各电池单体在使用过程中的一致(电压相同)，至关重要。保持串联使用各电池单体的电压相同，称为电池均衡。

目前，为解决电池串联使用时由于电池单体的固有差异，导致使用中电池单体间的电压不同，主要有以下两种方法：

1.采用电阻进行电池间的均衡：利用对电池电压的监测，当某节电池电压过高时，该电池利用旁路电阻进行放电达到均衡的效果；

2.采用储能元件进行电池间的均衡：通过监测相邻的两节电池的电压，利用储能元件通过开关回路将能量在相邻的两节电池间进行转移。

采用方法1的优点是控制电路很简单，成本较低，该方法是将多余的电量转换成热能耗掉，因此均衡电流较小，当大电流充电时均衡效果很差，利用电阻放电损失了大量能量，同时产生大量热，导致电池系统过热。采用方法2可以减少能量的损耗，并可以实现大电流均衡，均衡速度快，效果明显。

因此本发明的一个目标是提供一种高效、低功耗的均衡控制芯片，使得方法2均衡控制方便，均衡的精度和效率都大大提高。本发明主要精力贯注在这样的一种均衡控制电路的芯片的功能及结构上。

发明内容：

本发明的目的就是为实现一种串联电池系统均衡控制电路方案，提供一种低功耗的均衡控制芯片，以保证均衡电路方案简单高效。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于电池均衡控制的芯片，包括

电压基准模块，为比较器模块提供参考电压；

比较器模块，采集相邻两节电池的电压，计算出两节电池的电压差，并将这些数值与设定值比较，决定是否产生均衡控制信号；当两节电池的电压差、单节电池的电压在设定值范围内，则均衡使能控制信号有效，振荡器模块开始工作；否则均衡使能控制信号无效，振荡器模块停止工作；

滤波电路，对所述比较器模块的输出控制信号进行滤波后产生均衡使能控制信号，保证均衡使能控制信号的稳定。

振荡器模块，为经过所述滤波电路滤波的控制信号提供基准时序参考信号；

输出相位控制模块，根据基准时序参考信号和经过所述滤波电路滤波的控制信号产生均衡所需控制信号的电平及所需相位关系；

电平转换电路，对所述输出相位控制模块输出脉冲信号进行电平转换从而作为开关的控制信号；

电源模块，为衡控制芯片中各个功能模块提供稳定的电源，所述功能模块包括所述基准电路模块，所述振荡器模块，所述比较器模块，所述输出相位控制模块，所述电平转换电路，所述滤波电路。

所述比较器模块监测外部温度进行采集，判断温度是否在设定值范围内，在设定范围值内，则产生均衡控制信号，否则停止均衡。

所述控制芯片的输出信号满足控制均衡电路中的开关所需电平，所述的开关为N沟道场效应管、P沟道场效应管、三极管、绝缘栅双极型功率管或继电器中的一种或其组合。

所述电路可根据需要设置均衡启动阈值电压值、均衡停止阈值电压值。

本发明有益效果是：本发明提供的一种用于电池均衡的控制芯片的结构，该控制芯片实时监测电池的电压变化，根据电池的电压的变化决定何时启动何时停止均衡控制输出。采用该均衡控制芯片，使系统显著改善均衡的效率，大大降低均衡系统损耗；同时利用均衡控制芯片，大大提高了均衡系统可靠性；最终使电池系统的性能及安全性提高，寿命延长。

附图说明

图1是现有电容均衡控制电路

图2是现有的一种电感均衡控制电路

图3是本发明一种用于电池均衡控制的芯片结构框图