電池組充電平衡電路的制作方法

專利名稱：電池組充電平衡電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種充電電路，尤其涉及一種可對鋰電池組的每個 電池單元進行均等充電的充電平衡電路。
背景技術：
當今的大多數便攜式數字產品都是靠可充電電池提供電能的。 而在實際應用中，由于單一的電池所提供的電壓有限，因此通常采 用將多個電池單元串聯成電池組的方式向數字產品提供電能。在電 池組的電能耗盡后，需要通過充電電路對電池組進行充電。
然而在對串聯的電池組進行充電時，經常會出現"電池單元不 平衡"的現象而影響電池組的正常充電。這種現像是由于串聯電池 組中各電池單元內殘余電量不等造成的。因此，在對電池組進行充 電時，殘余電量較多的電池單元將比殘余電量較少的電池單元更快 的達到充電飽和狀態。當一電池單元達到充電飽和狀態時，該電池
組的保護IC將啟動過壓保護(Over Voltage Protection)功能，阻止 充電電路繼續向電池組充電，而其它尚未達到充電飽和狀態的電池 單元不能繼續充電達到飽和。放電時，未達到充電飽和的電池單元 因提前達到一預設的殘余電量而啟動保護IC的過放保護(Under Voltage Protection)功能而使電池組停止向外提供電能。因此，"電 池單元不平衡"的現象將導致電池組頻繁充電，從而影響數字產品 的正常使用，且影響電池的使用壽命。
為了克服上述"電池單元不平衡"現象的影響，業內使用了一 種串聯電池組充電電路，如圖1所示。該串聯電池組充電電路在一 電池組B'的第一電池B1'的兩端并聯一串聯的第一電阻Rl'和 第一開關SW1'，同時在一與該第一電池BT串聯的第二電池 B2'的兩端并聯一串聯的第二電阻R2'和第二開關SW2'。在充電時，如果第一電池b1'先達到充電平衡，則該第一開關 swt導通。此時，原本流經第一電池bt的部分充電電流通過該 第一電阻r1'及第一開關sw1'流入第二電池b2'，從而防止因 電池組b'啟動過充保護功能而停止充電，進而繼續對尚未達到飽 和狀態的第二電池b2'進行充電。
但是，由于實際充電電路中的充電電流很大，在啟動第一開關
swr后，仍將有一較大的電流流過上述第一電池bi'，因而導致
平衡電路的充電效果不佳，不能有效地實現電池組b'的充電平衡。

發明內容
本發明的目的是針對上述背景技術存在的缺陷，提供一種有效 對電池組進行平衡充電的電池組充電平衡電路。
為達成上述目的，本發明提供了一種電池組充電平衡電路，用 于連接在一充放電電路的兩充放電端之間，以對一由多個串聯在一 起的電池單元組成的電池組進行充電。該電池組充電平衡電路包括 一第一平衡控制電路、 一第二平衡控制電路及一保護電路。第一平 衡控制電路與充放電電路的一充放電端連接。該第一平衡控制電路 具有多個串聯連接的并分別與相應的電池單元并聯的控制單元，每 一控制單元包括串聯連接的一開關元件及一電阻元件。第二平衡控 制電路連接在充放電電路的另一充放電端和第一平衡控制電路之 間，其具有并聯的第一支路及第二支路，第一支路包括開關元件， 第二支路包括串聯在一起的開關元件和電阻元件。保護電路具有多 個控制端，該多個控制端分別與上述各開關元件連接。在第一平衡 控制電路的開關元件斷開時，保護電路控制第一支路的開關元件導 通而控制第二支路的開關元件斷開；在第一平衡控制電路的至少一 開關元件導通時，保護電路控制第二支路的開關元件導通而控制第 一支路的開關元件斷開。
如上所述，本發明電池組充電平衡電路通過該保護電路控制第 二平衡控制電路的第一支路或第二支路的導通，從而控制充放電電 路中充電電流的大小，同時通過與電池單元并聯的控制單元對電池 組中的達到一預設的不平衡保護啟動電壓點的電池單元進行分流，
4因而防止保護電路過早地啟動過充保護功能，從而得以繼續對電池 組的電池單元進行充電，以有效達到各電池單元的充電平衡。


在說明書附圖中
圖1是現有技術揭露的一電池組平衡電路的電路圖。
圖2是本發明電池組平衡電路的一實施例的電路圖。
圖中各元件的附圖標記說明如下 [背景技術]
電池組B，第一電池Bl，
第二電池B2，第一電阻Rl，
第一開關swr第二電阻R2，
第二開關SW2，
電池組充電平衡電路E
第一平衡控制電路Cl
第二平衡控制電路C2
充放電端11、 12第一支路Al
第二支路A2第一開關SW1
第二開關SW2第三開關SW3
第四開關SW4第五開關SW5
第六開關SW6第一電阻Rl
第二電阻R2第三電阻R3
電池組B第一電池單元Bl
第二電池單元B2充放電電路10
保護電路P控制端Pl-P具體實施例方式
為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所達成目的及效果， 以下茲例舉實施例并配合附圖詳予說明。
圖2揭示了本發明電池組充電平衡電路E的一實施例。本發明電池組充電平衡電路E與一充放電電路10連接以對一電池組B進 行充電。該充放電電路10具有兩充放電端11、 12。該電池組B由 多個串聯在一起的電池單元組成。在本實施例中，電池組B由第一 電池單元Bl及第二電池單元B2串聯而成。
所述電池組充電平衡電路E包括第一平衡控制電路Cl、第二 平衡控制電路C2及保護電路P。保護電路P與充放電電路10的充 放電端11連接，以由該充放電電路10或電池組B提供工作電壓， 其具有多個控制端。在本實施例中，保護電路P具有六個控制端， 該六個控制端的標號分別為Pl- P6。
第一平衡控制電路Cl具有兩串聯連接的控制單元。其中，每 一控制單元分別與電池組B中相應的一電池單元并聯，且每一控制 單元均包括串聯連接的一開關元件及一電阻元件。在本實施例中， 第一平衡控制電路C1具有兩個控制單元，其中，第一控制單元包 括一第一開關SW1及一第一電阻Rl。該第一開關SW1優選為一場 效應三極管，其柵極(Gate Electrode)與保護電路P的控制端PI 連接，其漏極(Drain Electrode)與充放電電路10的充放電端11 和第一電池單元Bl的正極連接，第一電阻Rl連接在第一開關SW1 的源極(Source Electrode)與第一電池單元B1的負極之間；第二 控制單元包括一第二開關SW2及一第二電阻R2，第二開關SW2優 選為一場效應三極管，其柵極與保護電路P的控制端P2連接，其 漏極與第二電池單元B2的正極連接，第二電阻R2連接在第二開關 SW2的源極與第二電池單元B2的負極之間。
第二平衡控制電路C2包括相互并聯的一第一支路A1及一第二 支路A2。第一支路Al包括相互串聯的一第三開關SW3及一第四 開關SW4。第三開關SW3和第四開關SW4為場效應三極管，第三 開關SW3的源極與第一平衡控制電路Cl的第二電阻R2和第二電 池單元B2的負極連接，第三開關SW3的漏極與第四開關SW4的 漏極連接，第三開關SW3的柵極與保護電路P的控制端P3連接； 第四開關SW4的源極與充放電電路10的充放電端12連接，第四 開關SW4的柵極與保護電路P的控制端P4連接。
第二支路A2包括相互串聯的一第五開關SW5、 一第六開關SW6及一第三電阻R3。第五開關SW5和第六開關SW6為場效應 三極管，第五開關SW5的源極與第一平衡控制電路Cl的第二電阻 R2和第二電池單元B2的負極連接，第五開關SW5的漏極與第六 開關SW6的漏極連接，第五開關SW5的柵極與保護電路P的控制 端P5連接；第六開關SW6的柵極與保護電路P的控制端P6連接； 第三電阻R3連接在第六開關SW6的源極與充放電電路10的充放 電端12之間。
本發明所揭露的電池組充電平衡電路E對電池組B進行充電的 過程說明如下-
在第一電池單元B1及一第二電池單元B2達到一預設的不平衡 保護啟動電壓點(該電壓點通常小于充電飽和的電壓點)之前，第 一開關SW1、第二開關SW2、第五開關SW5及第六開關SW6處于 斷開狀態，第三開關SW3及第四開關SW4處于導通狀態，因此充 放電電路10的充放電端11輸出的充電電流，經電池組B的第一電 池單元Bl、第二電池單元B2、第三開關SW3及第四開關SW4流 入充放電電路10的另一充放電端12。
當電池組B中的一電池單元先達到預設的不平衡保護啟動電壓 點時，保護電路P觸發第三開關SW3及第四開關SW4斷開，使第 五開關SW5及第六開關SW6導通，從而使第三電阻R3串入電路， 以減小電池組B的充電電流；同時，使與達到不平衡保護啟動電壓 點的電池單元并聯的控制單元導通，以分流該電池單元的充電電 流，從而防止其因過充而損壞；此時，與其它電池單元并聯的控制 單元保持斷開，從而繼續以較大的電流對其它電池單元充電至充電 平衡。
現以第一電池單元Bl先達到不平衡保護啟動電壓點為例進行 說明。
此時保護電路P使第二開關SW2、第三開關SW3及第四開關 SW4斷開，使第一開關SW1、第五開關SW5及第六開關SW6導通， 從而通過第三電阻R3減小該電池組充電平衡電路E的充電電流。 由于第一開關SW1導通而將充電電流分流至第一電阻Rl，因此減 小了流過第一電池單元Bl的電流，這延長了第一電池單元Bl達到充電飽和的時間，從而防止保護電路P過早地啟動過壓保護功能，
以繼續對電池組B的其它電池單元進行充電。
當電池組B放電時，電池組充電平衡電路E中的第一支路Al 的第三開關SW3、第四開關SW4保持導通，第一開關SW1、第二 開關SW2、第五開關SW5、第六開關SW6處于斷開狀態，從而通 過充放電電路10向一電子裝置(圖未示)提供電能。
綜上所述，本發明電池組充電平衡電路E通過保護電路P控制 第一支路Al或第二支路A2導通，從而控制電池組B充電電流的 大小；同時通過控制單元對電池組B中的達到不平衡保護啟動電壓 點的電池單元分流，因而防止保護電路P過早地啟動過充保護功能， 從而得以繼續對電池組B的其它各電池單元進行充電，以有效達到 各電池單元的充電平衡。
以上所揭露的，僅是本發明的一個較佳實施例，不應以限定本 發明的權利范圍。至于本發明的其它等效修飾或變化，都應該涵蓋 在本發明的權利要求范圍內。
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權利要求
1. 一種電池組充電平衡電路，用于連接在一充放電電路的兩充放電端之間以對一由多個串聯在一起的電池單元組成的電池組進行充電，其特征是，該電池組充電平衡電路包括一第一平衡控制電路，與充放電電路的一端連接，該第一平衡控制電路具有多個串聯連接并分別與相應的電池單元并聯的控制單元，每一控制單元包括串聯連接的一開關元件及一電阻元件；一第二平衡控制電路，連接在充放電電路的另一端和第一平衡控制電路之間，其具有并聯的第一支路及第二支路，第一支路包括開關元件，第二支路包括串聯在一起的開關元件和一電阻元件；及一保護電路，其具有多個控制端，該多個控制端分別與上述各開關元件連接，在第一平衡控制電路的開關元件全部斷開時，保護電路控制第一支路的開關元件導通而控制第二支路的開關元件斷開，在第一平衡控制電路的至少一開關元件導通時，保護電路控制第二支路的開關元件導通而控制第一支路的開關元件斷開。
2. 根據專利要求1所述的電池組充電平衡電路，其特征是所 述第一支路由兩個串聯連接的開關元件組成。
3. 根據專利要求1所述的電池組充電平衡電路，其特征是所 述第二支路由兩開關元件和一個電阻元件組成。
全文摘要
本發明公開了一種電池組充電平衡電路，其用于連接在一充放電電路的兩充放電端之間以對一由多個串聯的電池單元組成的電池組進行充電。本電池組充電平衡電路包括一第一平衡控制電路、一第二平衡控制電路及一保護電路。第一平衡控制電路及第二平衡控制電路串聯連接在充放電電路的兩充放電端之間。第一平衡控制電路具有多個與相應的電池單元并聯的控制單元。第二平衡控制電路具有并聯的第一支路及第二支路。保護電路與所述控制單元、第一支路及第二支路連接。本電池組充電平衡電路通過控制第一支路或第二支路的導通或斷開可控制充電電流的大小，從而有效的使電池組的各電池單元達到充電平衡。
文檔編號H02J7/00GK101521390SQ200810026590
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月29日 優先權日2008年2月29日
發明者張男勝, 詹佳翰 申請人:富港電子(東莞)有限公司;正崴精密工業股份有限公司