[发明专利]一种多节锂电池均衡管理开关系统及其电流检测方法

说明书

本发明提供了一种多节锂电池均衡管理开关系统，其用于包含双电池组的电池串中，包括分别并联在每个电池两端的电容，与双电池组的上下端电池的连接点相连的储能电感，以及分别与双电池组相连的一均衡管理芯片，均衡管理芯片包括电池均衡控制单元，电池均衡控制单元的输入端分别与电池电压检测单元和电感电流采样单元相连，且输出端分别与两个功率管的栅极相连，其另外两极分别与上端电池和下端电池并联。本发明还提供一种电流检测方法。本发明实现了超低损耗的能量转换，很大程度上降低了均衡系统的发热；由于采用开关系统来实现电池均衡，本发明的电池均衡时间也比传统的电池均衡系统变短；也不需要外接适配器唤醒低电压的电池。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种多节锂电池均衡管理开关系统及其电流检测方法。

背景技术

锂电池的充放电特性与电池内阻，电池容量，电池使用时间，环境温度等因素密切相关。当单体锂电池串联组成电池组使用时，由于上述因素的差异性，各单体锂电池的充电量和放电量都不一致，导致各单体电池容量存在差异性。电池组多次循环充放电后，某些单体电池的容量迅速衰减，而串联电池组的容量由单体电池的最小容量决定，导致电池组的使用寿命缩短。因此，必须保持串联锂电池组的容量均衡，延长电池组的使用寿命。

图1是现有技术一种典型的负载消耗型的被动均衡电路。图中第一电池battery1，第二电池battery2，…，第N电池battery N，N个电池通过串联的方式连接成电池组。每个电池上并联一个电阻R₁，R₂…R_N，并用开关S₁，S2…S_N对电阻进行控制。当电池之间出现电压不均衡，控制器控制对应的开关闭合对不均衡的电池进行放点，以达到电池均衡。如若第一电池battery1的电压比其他电池高，则控制器控制开关S₁闭合，第一电池battery1通过电阻R₁进行放电，直到第一电池battery1的电压与其他电池电压相同，开关S₁打开。此外，现有的被动均衡电路一般也可采用mos管(金氧半场效晶体管)或者BJT(双极结型晶体管)等被动器件实现，通过一个mos管或者BJT把电压高的一节电池电压放掉，使其电压基本跟电压低的一节一致。

但是，现有的被动均衡电路都具有以下缺点：一，能量完全耗掉在被动器件上，通过发热的方式放掉电压，所以热量很大，另外就是效率很差，均衡时间很长。第二，因为只是单纯监控电压的信息，忽略了电池内阻的存在，如果均衡电流很大的时候，电压因为电池内阻的愿意，很快达到一致，但是当均衡电流消失后，电池的容量，还是不一样的。三，如果电池电压很低，需要重新充电后才能均衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多节锂电池均衡管理系统，以减小能量损耗，并让均衡后的两节电池能量更均衡。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多节锂电池均衡管理开关系统，其用于一包含至少一个双电池组的电池串中，其特征在于，其包括分别并联在每个电池两端的一电容，与每个双电池组的上端电池和下端电池的连接点相连的一储能电感，以及分别与每个双电池组相连的一均衡管理芯片；所述均衡管理芯片包括一电池均衡控制单元，电池均衡控制单元的输入端分别与电池电压检测单元和电感电流采样单元相连，且输出端分别与两个功率管的栅极相连，两个功率管的另外两极分别与上端电池和下端电池并联。

所述两个功率管包括上功率管和下功率管，所述上功率管和下功率管的栅极分别通过第一和第二驱动电路与所述电池均衡控制单元的输出端相连，上功率管的漏极和上端电池的正极相连，源极与储能电感的一端相连，且下功率管的漏极和储能电感的一端相连，源极与下端电池的负极相连。

所述上功率管和下功率管为NMOS功率管或PMOS功率管。

所述电池电压检测单元的输入端分别与上端电池的正极、下端电池的负极以及上端电池和下端电池的连接点相连，且其输出端通过一运算放大器与所述电池均衡控制单元的输入端相连。