[实用新型]一种适用于无线传感器的锂离子电池组能量管理系统

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种适用于无线传感器的锂离子电池组能量管理系统，特别涉及一种利用储能电容来实现串联电池组电能转移的均衡电路。

背景技术

无线传感器网络在环境监测、智能家居、交通运输、精细农业等领域具有广泛的应用前景，越来越受到人们的重视。传感器节点作为无线传感器网络的重要组成单元，通常散布于一定的区域内协助实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息。传感器节点在实际应用中的工况环境决定了节点电源大多数情况下无法接入正常的电力系统。例如Crossbow公司的MICAz节点如果采用3000mAh的电池设置在1％的工作周期，然而每隔17周就需要更换一次电池。此外由于节点常被布置在恶劣及复杂的环境中，进一步增加了更换电池的成本。充分利用电池组的全部能量，延长其工作寿命便成为了传感器节点设计的关键问题。

自锂离子电池开发成功以来，由于其具有比能量高、工作电压高，无记忆性、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特优势，现已广泛应用于无线传感器领域。普通锂离子电池的工作端电压一般在3.6～4.1V之间，由于节点负载对电源电压和功率需求的差异，通常将多个锂离子电池串联成组作为供能单元。然而，锂离子电池由于自身化学特性以及工况环境的不同，电池组内单体电池的容量、内阻等性能不一致，导致弱体电池决定电池组整体性能。为了充分利用电池组内部所有能量，防止弱体电池过充或者过放情况的发生，致使电池组提前结束工作，因此对供能单元进行能量均衡显得十分必要。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于，提供一种适用于无线传感器的锂离子电池组能量管理系统，本实用新型可以实现供能电池组内所有单体电池电压保持一致，防止弱体电池提前放电或者充电结束导致串联电池组无法工作，避免浪费电池组内其他正常电池的剩余能量，极大的延长了无线传感器的工作时间。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种适用于无线传感器的锂离子电池组能量管理系统，其特征在于，包括串联电池组、分压电路、比较器控制电路、均衡电路和储能电容C，所述的电池组由电池B1与B2串联而成；所述的分压电路由电阻R1与R2串联而成，分压点路接在电池组的正负两端；所述的比较器控制电路由比较器COMP1、COMP2组成，所述的比较器COMP1的3端与COMP2的6端同时连接在电阻R1与R2之间，比较器COMP1的2端与COMP2的7端同时连接在电池B2的正极，所述的比较器COMP1的4端与COMP2的10端接地，比较器COMP1的5端与COMP2的9端同时通过电阻R3接到电池组的正极；所述均衡电路由场效应管Q1、Q2、Q3、Q4组成，所述Q1与Q3的门极G同时连接在比较器COMP1的1端，所述Q2与Q4的门极G同时连接在比较器COMP2的8端，所述场效应管Q1的漏极D接电池组的正极，所述场效应管Q2的漏极D接电容C的正极，效应管Q2的源极S接电池B2的正极，所述场效应管Q3的漏极D接电池B2的正极，所述场效应管Q4的漏极D接电池组的负极，场效应管Q4的源极S接电池B2的负极；所述的储能电容C的正极接场效应管Q1的源极S，储能电容C的负极接场效应管Q3的源极S。

本实用新型的有益效果是：

由于锂离子电池组内单体电池的工况、环境、温度、化学特性的不同，锂离子电池组内部容易出现能量不一致的现象，表现为电池电压波动，即电池B1的电压高于电池B2或者电池B2的电压高于B1。此时，如果不进行能量均衡，电压与能量的离散度将越来越大，最终导致低电压电池提前放电结束，串联电池无法继续工作，高电压电池中还有大量剩余能量全部浪费。