[实用新型]带充电补电功能的锂电池均衡控制电路

说明书

本实用新型公开了带充电补电功能的锂电池均衡控制电路，包括MCU主控单元、充放电控制单元以及若干个电芯串联成的电芯组，所述MCU主控单元的第一端通过采集及均衡电路单元与各个电芯电连接，所述充放电控制单元包括MOS驱动电路、充电MOS管Q_c和放电MOS管Q_d，MCU主控单元的第二端连接充放电控制单元的输入端，充放电控制单元的输出端分别连接充电MOS管Q_c的栅极、放电MOS管Q_d的栅极，所述充电MOS管Q_c的两端并联有充电补电电路。本实用新型通过添加充电补电电路，大幅度延长被动均衡的开启时间，使均衡效率显著提升，减少了锂电池均衡错均、误均的概率，且性价比高。

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种带充电补电功能的锂电池均衡控制电路。

背景技术

随着社会的不断进步，锂电池作为新能源突发性增长，锂电池的应用在各个领域逐步普及，尤其是电动车辆上，如电动小轿车、电动公交车、电动面包车、电动货车、电动出租车等，并已逐步投入市场。

一个锂电池包由N串电芯组成，根据化学特性，如果某两串电芯的电压相差过大，这就会造成电量的不均衡，比如一串电芯的电压是3.6V，另一串电芯的电压是2.5V，相差过大容易造成电池报废。最大单体电压和最小单体电压的差值如果达到了某个极限，导致出现故障的概率极大，那么无论是放电还是充电都不应该在继续进行。为了尽量避免这种情况的出现，锂电池配备的BMS电池管理系统会设计有电压均衡功能。BMS电池管理系统，英文全称为Battery Management System，即锂电池专门用来进行锂电池运行管理的模块。

电压均衡分为主动与被动两种类型：被动均衡是设计硬件电压，使用电压比较器，当某串电池电压与其它电池电压相比过高时（比如相差达到50ms），或是使用别的元件来消耗掉高电压电池的电量，或是将高电压电池的电量灌入低电压电池中；主动均衡在原理上也一样，只不过可以由程序来控制均衡的更多细节，用串转并的译码器作成开关电路，控制系统只在充电过程中均衡，可以更为灵活的设定均衡的电压阈值等等。

锂电池有其特殊的电压平台特性，尤其是磷酸铁锂电池，在平台阶段，在几十毫伏的电压区间内聚集了约85%以上的容量，电芯电压-SOC相关性曲线非常平坦，在充放电的末端，随着电芯内阻的增大，电芯电压-SOC相关性曲线才变得稍微陡一些，但充放电这两个阶段的容量往往只占总容量的10%左右。

基于锂电池这个特性，现有多串锂电池BMS电池管理系统的被动均衡功能使用时，有以下局限性：

1. 均衡时间较短。被动均衡的开启时间会安排在电池模组的充电末端，但充电末端的容量只占据了电芯容量的5%不到，可供开启被动均衡时间较短。

2. 存在错均、误均现象。有的BMS为延长均衡时间，将均衡开启电压调低至锂电池电压平台上，但现有的电芯电压采集电路由于精度的原因，在识别真正的电芯电压精度上存在偏差，导致本来SOC较高的电芯没有开启均衡，SOC较低的电芯反而误被开启了均衡，导致模组电芯SOC不均一性进一步恶化。

发明内容

本实用新型提出一种带充电补电功能的锂电池均衡控制电路及其控制方法以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：