[发明专利]动力锂离子串联电池组的电量均衡芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池均衡技术，特别是一种动力锂离子串联电池组使用情况下的均衡芯片。

背景技术

锂离子电池由于单体电压较低、在实际应用中必须多节串联使用，这一局限性对动力电池组管理系统的设计带来了困难，尤其是要对每个单体电池都要进行过充、过放电保护、均衡管理和电池状态监控，电路结构相当庞大和复杂。虽然随着技术工艺的提高，单体电池之间的差异逐渐减小，但是，在当前制作工艺水平下，仍难保证每节电池特性完全一致。尤其是在工况运行条件下，频繁地进行不规则的充电、放电，成组电池工作一段时间后电池之间的差异会恶化，从而，使得电池组的使用效率降低，寿命减小。

锂离子电池的剩余电量的变化会引起其端电压差的显著变化，现代电池管理系统对锂离子电池过充、过放电的检测都是基于对电池端电压检测基础上，通过设定过充、过放电电压来对电池组进行管理的。电量不均衡的电池组，各个电池的端电压有明显的差异，当某节电池达到过充、过放电时，整个电池组均停止工作，而其它电池尚达到过充、过放电电压，造成电量的浪费和充电的不足。多次充放电后，这种差异会慢慢增大，造成电池组使用效率的降低，使用时间缩短。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术存在的缺陷，提供一种动力锂离子串联电池组的电量均衡芯片来转移电池电量，改善锂离子电池之间电量的不均衡，提高电池组的使用寿命。

为实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现。

电池（B0、B1、B2）接采样器（101、102、103），采样器通过将输入端电压值线性相减，得到单节电池电压。电压比较模块（104）通过一系列的比较器及选择器，将输出表示电压最低电池号码的2位二进制数。控制模块（105）通过对振荡器产生的时钟信号进行计数分频，根据电压比较模块（105）的输出结果，通过输出引脚控制对应的压控开关的闭合与关断，使电容C交替工作在被DC/DC模块（106和107）充电与向电压最低电池放电状态下。DC/DC模块（106和107）的电源来自串联电池组整体，输出电压可根据所用电池的种类调节。对于锂离子电池，其输出电压可设为4.2V。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种动力锂离子串联电池组的电量均衡芯片，包括三个采样器，一个电压比较模块，一个控制模块， 两个DC/DC模块。采样器的输出连接至电压比较模块，电压比较模块的输出端连接至控制模块，串联电池组的电压作为DC/DC模块的输入，其输出电压作为单节电池充放电电压；所述四节串联电池组中的三节电池分别连接三个采样器以获得其电压值，将其电压值送入到电压比较模块，通过比较4节电池电压，从而获得电压值最低的电池信息，将此信息输出至控制模块，并通过输出引脚控制相应的开关，使得电容C工作在被DC/DC模块充电和放电的状态之间。

所述采样器U+和U-端将采样电压分别通过连接电阻R1和电阻R2分别作为一个比较器S1的正端和负端的输入，输出通过电阻R4反馈到负输入端，使用工作在负反馈情况下的运算放大器对端电压进行线性相减。

所述电压模块的结构是I0和I1分别连接至一个第一比较器的正负输入端，其输出连接到一个第一选择器的选择端S，并连接到一个第三选择器的0输入端，I2和I3分别连接至一个第二比较器的正负输入端，其输出连接到一个第二选择器的选择端S，并连接到一个第三选择器的1输入端，第一选择器和第二选择器的输出端分别连接至一个第三比较器的正负输入端，第三比较器的输出端连接到第三选择器的选择端S。采用比较器和模拟选择器完成电压比较，其输出表示电压最低电池号码的2位二进制数。

所述控制模块对时钟信号进行计数分频，控制压控开关，使电容C工作在被DC/DC模块充电与向电池放电的状态之间。

所述DC/DC模块电源由串联电池组整体提供，其输出为单节电池的充电电压。

所述电压比较模块中的模拟选择器采用了CMOS传输门电路，使输出电压与相应的输入电压相等。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和显著优点：

将电池组整体的电量通过电容转移至电压较低的电池中，以实现减小电池组单体电池之间的电压差，改善电池之间的不均衡，提高电池使用寿命。

附图说明

图1是本发明的电路结构图。

图2是电压比较模块结构图。

图3是采样器的结构图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：