[实用新型]一种多节串联可充电电池电压平衡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及可充电电池保护电路领域，特别涉及一种多节串联可充电电池电压平衡保护电路。

背景技术

现有高容量可充电电池主要有锂离子电池和铁电池，这两种电池因能量密度高，对电池的安全性有更高的要求。锂离子电池在过度充电状态下，电池能量将过剩，使电池温度上升，导致有着火或破裂的危险；在过度放电状态下，电芯容量特性劣化及耐久性劣化。铁电池过度放电也会使电池特性劣化，缩短电池寿命。可充电电池保护电路就是要避免上述的过度充电或过度放电的发生，防止电池特性劣化，使用寿命降低。双节可充电电池串联使用时，平衡电路可以避免两节可充电电池之间容量差异变大。目前电池组之间的平衡方式主要采用能耗式平衡方式，由电池容量高的一节电池通过额外的放电回路释放电能，降低自身容量，从而达到双节串联可充电电池之间电压平衡。

如图1所示，为现有双节电池平衡电路，其工作原理是：平衡电路设置了一个平衡启动参考值vref，当一节电池电压高于vref，一节电池电压低于vref时，电路平衡功能启动，电池电压高于vref的那一节电池通过额外的放电回路释放电能。当两节电池电压都高于vref或都低于vref时，电路平衡功能关闭，两节电池都不会通过各自的额外的放电回路释放电能。

具体电路实现过程，通过比较器得到两节电池与参考值vref比较结果，比较器的4种输出状态组合，分别对应4种实际的情况，控制P型MOS管的信号是经过逻辑与非运算得到，控制N型MOS管的信号是经过逻辑与运算得到：

一：两节电池均高于vref，两比较器输出均为1，由上图中的逻辑可看出，此时N_out为0，P_out为1，平衡不启动。

二.电池1高于vref，电池2低于vref，C1输出为0，C2输出为1，此时经逻辑运算后N_out为1，P_out为1，电池1的平衡放电旁路导通。

三.电池2高于vref，电池1低于vref，C1输出为1，C2输出为0，此时经逻辑运算后N_out为0，P_out为0，电池2的平衡放电旁路导通.

四.两节电池均低于vref，两比较器输出均为0，由上图中的逻辑可看出，此时N_out为0，P_out为1，平衡不启动。

上述平衡控制方式缺点在于：由于电池电压采样的时候产生的误差较大，只要相邻两节的电池电压一个大于参考电压值，同时另一个小于参考电压值便启动平衡，由此会造成原来不需要平衡的电池由于检测误差的存在误启动平衡，从而造成本来的容量匹配的电池出现容量失配现象。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中本来不需要平衡的电池由于检测误差的存在误启动平衡的问题，从而造成本来的容量匹配的电池出现容量失配现象。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种多节串联可充电电池电压平衡电路，包括：用于采集电池电压的电池采样模块；判断电池电压是否处于预设区域的第一平衡控制模块；判断电池电压是否处于正常工作区的第二平衡控制模块；逻辑控制模块；用于可充电电池在电压平衡过程中充放电电流的平衡电路模块。其中电池采样模块的输入端连接所述多节串联可充电电池，输出端连接第一平衡控制模块的输入端和第二平衡控制模块输入端；第一平衡控制模块的输出端连接第二平衡控制模块输入端和逻辑控制模块的输入端；第二平衡控制模块的输出端连接逻辑控制模块的输入端；逻辑控制模块的输出端连接平衡电路模块的输入端。

进一步地，所述电池采样模块包括多个开关和一减法器，所述开关的数目是可充电电池数目的两倍，每一节电池的两端分别通过相应的开关与减法器的两个输入端相连接。

优选地，所述开关为P型MOS管或N型MOS管。

进一步地，第一平衡控制模块包括：第一比较器、第二比较器、第一逻辑处理模块；所述第一比较器的第一输入端的输入信号是第一参考电压值，第一比较器的第二输入端连接电池采样模块的输出端，第一比较器的输出端连接第一逻辑处理模块的第一输入端；所述第二比较器的第一输入端的输入信号是第二参考电压值，第二比较器的第二输入端连接电池采样模块的输出端，第二比较器的输出端连接第一逻辑处理模块的第二输入端；所述第一逻辑处理模块的输出端连接第二平衡控制模块的输入端和逻辑控制模块的第一输入端。

优选地，所述第一比较器的第一输入端为正输入端，第一比较器的第二输入端为负输入端；所述第二比较器的第一输入端为正输入端，第二比较器的第二输入端为负输入端。