專利名稱：一種動力電池平衡充電方法及動力電池平衡電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力電池平衡充電方法及動力電池平衡電路。
背景技術：
目前，業界在針對多串電池不平衡的充電作法，一般包括兩個芯片，一個芯片包括電壓檢測分析比較電路，平衡切換電路兩個部分，另一個芯片為電源管理及保護芯片。電壓檢測分析比較電路用于檢測電池組的內的各個電池單元的電壓是否在允許的范圍內，當電池組內的某一個電池單元電壓不平衡時，其中只要有一個電池單元達到充電標準時，平衡切換電路在電源管理及保護芯片的控制下，對電池組內其它的電壓高的電池單元先進行放電，使電池保持平衡，達到整個電池組的電壓都在預設電壓范圍內( 一般為在3. 3V到4. 2V范圍)時，再通過補電電池組對電池組進行充電。但是，電池組在充電時，都是動態的，所以這種作法會有一些問題存在一是只能在電池組需要充電時才可以使用此平衡功能，不能在放電時采用平衡功能；二是電池組在動態時放電可能會造成新的不平衡，使充電時間變長(一般8個電池單元構成的一組電池組，充電時間大約需要60分鐘)；三是由于采用先放電壓高的電池單元的電壓，這樣會在放電的過程中產生大量的熱量，這樣就限制了平衡切換電路的放電電流不能過大(一般為lOmA)，否則產生的熱量會燒毀包括有電壓檢測分析比較電路和平衡切換電路的芯片，因此，對于大容量電池目前的平衡電路是不能滿足要求的，如要滿足大容量的電池，則芯片的制作成本就會相當地高。
發明內容
本發明是對現有平衡充電電路中的平衡切換電路的改進，提供一種充電時間短，且不會影響電池組內其它電池單元放電的動力電池平衡充電方法。 本發明的另一個目的是，提供一種動力電池平衡電路，該電路具有能精確的控制電池補電的電量；補電電流大，效率高；補電條件可以靈活調整的特點。 本發明的動力電池平衡充電方法，完全顛覆了目前平衡電路的原理和理念，與目前的平衡方式剛好相反，電池組充放電時對電壓低的電池進行補電，補電部分由平衡輔助電池來完成，平衡輔助電池有它單獨的保護電路。 本發明的具體技術方案是提供一種動力電池平衡方法，由電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，并將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護芯片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一個電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，并對該電池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充，以此類推，對其它電池單元進行充電。
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本發明提供的一種動力電池平衡電路，包括電壓檢測分析比較電路、平衡切換電
路、內部恒流源電路(LD0)及電源管理及保護芯片，所述電壓檢測分析比較電路實時檢測
電池組中的各個電池單元的電壓，并將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護
芯片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低于預定電壓值，
且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，通過切換電路將補電電池與該電池
單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的
范圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一
個電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，并對該電
池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充，以此
類推，對其它電池單元進行充電；所述恒流源電路(LD0)為電壓檢測分析比較電路、平衡切
換電路提供電源。 所述預定電壓值為3. 3V。 所述電池組為8個獨立電池并聯構成的。 本發明有以下優點 1.可以在電池充電和放電時都能使用，使平衡效率大大提高。 2.能精確的控制電池補電的電量，因為在充電時補電相當于給電池電壓低的電池加大充電電流，當電壓上來到正常范圍時可以精確停止。放電時對低電壓電池補電可以明顯的延長放電時間，使所有的電池同時達到過放保護點。 3.補電電流大，可以達到1000Ma-3000mA，效率高，一個電池單元只需10分鐘左右
就可以完成補電，不需要先放電再補電，這樣不僅環保還不浪費能源。 4.補電條件可以進行靈活的調整。 5.可以充、放電合用，并可設定電壓起始點，延長放電時間。
6.補電電壓和補電電流可以根據電池單元的容量靈活設計。
圖1是本發明一種實施例電路原理結構示意圖。
圖2是圖1中的平衡切換電路的原理結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對發明進行更詳細的解釋。 本發明提供的一種動力電池平衡方法，由電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，并將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護芯片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一個電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，并對該電池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充，以此類推，對其它電池單元進行充電。
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請參見圖l，本發明提供的一種動力電池平衡電路，包括電壓檢測分析比較電路、平衡切換電路、內部恒流源電路(LD0)及電源管理及保護芯片，所述電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，并將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護芯片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一個電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，并對該電池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充，以此類推，對其它電池單元進行充電；所述恒流源電路(LD0)為電壓檢測分析比較電路、平衡切換電路提供電源。 在下圖l所示的8串電池組中，為了提高可靠性將用市面上使用量最大的電源管理IC作為本發明中的電源管理，電源管理保護IC，圖中將電源管理IC和保護IC畫在一起)也是用常規方案，只是在電池串數太多時對電壓檢測和平衡電路上做了一個擴展，以滿足電池組達到20串以上或更多時的要求。M0S管Q1和M0S管Q2為充放電M0S管。通訊接口從SMBD和SMBC輸出。另外一個IC就是我們公司的平衡IC，其內部包括電壓檢測分析比較電路，平衡切換電路，內部恒流源電路，單節電池保護電路以及單節電池充電電路，電壓檢測分析電路對多節電池單元的電壓檢出后進行一系列的比較，歸類整合處理經后，送給平衡電路和電源管理電路，送到電源管理部分的會對檢測數量進行簡化，減少檢測腳，以達到與電源管理IC的腳位數的匹配。送到平衡切換電路后，平衡切換電路會對所有電壓作一個以較評判，找出其中電壓最低的電池單元(cell)，從內部通過平衡切換電路將補電電池與電壓最低的電池單元(cell)接通，對電壓最低的電池單元(cell)進行補電。當補電電壓達到平均電壓和最高電壓電池的范圍時，停止動作，平衡切換電路與電壓檢測分析電路將進行再一次的檢測，確定另一個電壓最低的電池單元(cell)，并對其補電直止充滿。當電池充滿電后平衡IC可以繼續動作，直到所有電池最平衡為止。當電池放電時平衡切換電路可以設定在3. 3V后開始動作，向最低電壓電池開始補電，使所有電池單元都能得到欠壓保護，讓放電時間更長。 圖2為平衡切換電路內部結構原理圖，檢測分析比較電路的檢測結果進入平衡切換電路后，在平衡切換電路內部(也可以設計成非集成狀態，采用獨立元器件來實現)對應于每一個電池單元會有兩個MOS管與檢測分析比較電路相接，其中一個為補電時正極導通， 一個為負極導通，每組MOS管工作時，只補電時正極導通的那個MOS管導通，另一個MOS管關掉。補電時正極導通的那個MOS管的腳通平衡切換電路與補電電池相連。這樣就可以對其中一個電池單元進行充電，本發明很好的解決了電池平衡的問題。當電池組串數增加時，只要增加檢測平衡IC的數量就能解決整體方案的檢測和平衡問題；如此，可使成本降低得更低。
權利要求
一種動力電池平衡方法，其特征在于由電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，并將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護芯片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一個電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，并對該電池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充，以此類推，對其它電池單元進行充電。
2. 根據權利要求1所述的動力電池平衡方法，其特征在于所述預定電壓值為3. 3V。
3. 根據權利要求1或2所述的動力電池平衡方法，其特征在于所述電池組為8個獨 立電池并聯構成的。
4. 一種動力電池平衡電路，其特征在于包括電壓檢測分析比較電路、平衡切換電路、 內部恒流源電路(LD0)及電源管理及保護芯片，所述電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，并將檢測結果 分別送到平衡切換電路和電源管理及保護芯片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作 比較評判，找出其中電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元 (cell)，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單 元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進 行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一個電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池 組中電壓最低的電池單元(cell)，并對該電池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電 壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充，以此類推，對其它電池單元進行充電；所述恒流源 電路(LD0)為電壓檢測分析比較電路、平衡切換電路提供電源。
5. 根據權利要求4所述的動力電池平衡方法，其特征在于所述預定電壓值為3. 3V。
6. 根據權利要求4或5所述的動力電池平衡方法，其特征在于所述電池組為8個獨 立電池并聯構成的。
全文摘要
一種動力電池平衡充電方法及動力電池平衡電路，該電路包括電壓檢測分析比較電路、平衡切換電路、內部恒流源電路及電源管理及保護芯片，所述電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，并將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護芯片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低于預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的范圍時，停止補充；以此類推，對其它電池單元進行充電。本發明具有能精確的控制電池補電的電量；補電電流大，效率高；補電條件可以靈活調整的優點。
文檔編號H01M10/42GK101764268SQ20101004275
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月13日 優先權日2010年1月13日
發明者李武岐 申請人:欣旺達電子股份有限公司