[发明专利]电池组电位平衡电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池组电位平衡电路，尤指一种电路结构相对简单而可均衡不同电池或电池组之间电力的平衡电路。

背景技术

为适应各种不同的应用，电池常被串、并联使用。在充电的过程中，因为串接的缘故，流经同一串电池的电流大小相等，可以使得电池的充电电流一致。但每一颗电池因为时间、材料、制造方法及使用状态等差异，造成电池的电位、电池容量不尽相同，将会导致有些电池发生过度充电、或是某些电池充电不足的情形。判断电池的充电状态一般是以电池的电位做为基准，当电池过充时，电池的电位将会超过材料的电位，此时充电的能量将转化为热散逸，造成电池的温度升高，使得电池寿命快速减短，而且可能导致电池产生不可逆的永久性损坏。因此电池串接充电时，必须确保每一颗电池不会过度充电，以保护电池，当电池串联充电时，电池电位平衡器的使用是必要的。

现有的电池串联充电平衡电路大概有以下几种方式：

1、齐纳(Zener)二极管平衡：请参考图4，为一齐纳二极管41并联在一电池的两端，以齐纳二极管41的崩溃电压作为电池的箝制电压。但由于齐纳二极管41的失效模式为短路，不仅会损耗能量，且其散逸功率受限于元件尺寸，而成为主要缺点。

2、电阻平衡电路：请参考图5所示，在各个串联电池的一端均连接一电阻51～54，在两相邻电阻51～54之间连接一开关55～57，利用一控制器58决定各开关55～57的导通及截止，此种结构虽然能达到电力平衡目的，但却是将电池的能源传输至电阻51～54消耗，无法有效利用电池的电力为其主要缺点。

3、电感式平衡：请参考图6所示，以两串联电池为例，在串联节点上连接一电感61，该电感61的另一端连接两开关62、63，各开关62、63的另一端连接至一相对应电池的另端。此方式的电路效率高，可令电池快速达到电力平衡状态，但需要对各电池的电位状态进行精确的检测，并决定不同开关62、63的导通时序，因此线路控制复杂、成本高，且检测电位状态的硬件要求高。

4、电容式平衡：如图7所示，利用切换式电容技术，达到电力平衡，但其主要的缺点为线路控制复杂，与前述电感式平衡的问题相同。

以上技术，每一个电池皆必须独自搭配一个开关进行电力平衡，其电路成本很高，且由于电路元件数目提高，整体可靠度将会下降。

以前述众多种类的电池平衡电路来看，当有N个电池串联时，则至少需要使用到N个开关或N-1个电感，并需要N个脉宽调制信号来控制该N个开关，线路的复杂度及成本均会明显增加。

发明内容

由于现有电池平衡电路需要以相对数量较多的开关或电感、电容元件构成，电路结构及线路控制方式均相当复杂，本发明的主要目的是提供一种电路简单且成本相对较低的电池组电位平衡电路。

为达成前述目的，本发明电池组电位平衡电路应用于平衡多个串联的电池单元彼此间的电力，该多个电池单元串联成为一电池组，该电池组电位平衡电路包含：

一变压器，具有一个一次侧绕组及多个二次侧绕组，该一次侧绕组的一端连接该电池组的一端，各二次侧绕组具有第一接脚及第二接脚，各第一接脚连接一二极管的正极，各第二接脚连接至另一二次侧绕组的二极管的负端或是接地，各二极管的负极连接一相对应的电池单元；

一切换开关，连接在该变压器其一次侧绕组的另端与接地之间；

一控制器，连接各电池单元及该切换开关，该控制器输出一开关信号以控制该切换开关交替地启动、截止，使变压器一次侧绕组上的能量耦合至二次侧绕组，以平衡所述电池单元的电力。

本发明的另一目的是提供一种可简化变压器二次侧绕组结构的电池组电位平衡电路，该电池组电位平衡电路包含：

一变压器，具有一个一次侧绕组及多个二次侧绕组，该一次侧绕组的一端连接该电池组的一端，各二次侧绕组具有一第一接脚、一中央抽头接脚及第二接脚，各第一接脚连接一二极管的正极，且各第一接脚及中央抽头接脚分别连接一相对应的电池单元；

一切换开关，连接在该变压器其一次侧绕组的另端与接地之间；

一控制器，连接各电池单元及该切换开关，该控制器输出一开关信号以控制该切换开关交替地启动、截止，使变压器一次侧绕组上的能量耦合至二次侧绕组，以平衡所述电池单元的电力。