一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，該均衡電路包括多個(gè)串聯(lián)的鋰電池組成的電池組，還包括：電源隔離電路、均衡電容、電容開關(guān)電路和脈沖電路，電源隔離電路和所述鋰電池相連；每?jī)蓚€(gè)相鄰的鋰電池設(shè)置一個(gè)均衡電容用作兩個(gè)鋰電池之間的電能轉(zhuǎn)移使電能平衡，每個(gè)電池設(shè)置一個(gè)電容開關(guān)電路，相鄰兩個(gè)鋰電池的電容開關(guān)電路配合控制均衡電容的連接方式使兩個(gè)鋰電池之間電能流動(dòng)直到趨于一致，所述脈沖電路向所述電容開關(guān)電路輸出脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)均衡電容的控制。為兩個(gè)鋰電池設(shè)置電容，為電容設(shè)置電容開關(guān)電路接收脈沖控制電能通過電容在鋰電池之間流動(dòng)，達(dá)到電池均衡，在實(shí)現(xiàn)均衡，延長(zhǎng)電池使用壽命的同時(shí)，還免除了電能的浪費(fèi)，節(jié)約能源。
【專利說明】—種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池電能均衡領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，越來越多的產(chǎn)品采用鋰離子電池做為主要電源，主要是由于鋰離子電池具有體積小，能量密度高，無記憶效應(yīng)，循環(huán)壽命高，自放電率低等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]但是在串聯(lián)電池組，雖然通過單體電池的電流相同，但是其容量不同，電池的放電深度也會(huì)不同，容量大的總會(huì)淺充淺放，而容量小的總會(huì)過充過放，這就造成容量大的衰減緩慢、壽命延長(zhǎng)；容量小的衰減加快，壽命縮短，兩者之間的差異會(huì)越來越大，而且除了容量方面的差異，充放電速度的差異，對(duì)溫度的敏感度，都在使用過程中對(duì)各個(gè)電池單體的壽命產(chǎn)生不同的影響。而電池組的使用壽命是由整組的容量取決于最小的那節(jié)單體電池。而這種單體電池的個(gè)體差異在生產(chǎn)的過程中可以盡量接近，但是這種差異是無法消除的，故在電池的使用和充放電過程中需要調(diào)節(jié)電池均衡。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)有通過增加電阻使較快的單體電池減慢充放電速度，從而達(dá)到一致，這種方法無謂地消耗了電能，造成了浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了 一種為相鄰兩個(gè)鋰電池設(shè)置電容，通過電容調(diào)節(jié)相鄰兩個(gè)鋰電池之間的電能，在免除電能浪費(fèi)的情況下實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，包括多個(gè)串聯(lián)的鋰電池組成的電池組，還包括:電源隔離電路、均衡電容、電容開關(guān)電路和脈沖電路，所述電源隔離電路和所述鋰電池相連；每?jī)蓚€(gè)相鄰的鋰電池設(shè)置一個(gè)均衡電容用作兩個(gè)鋰電池之間的電能轉(zhuǎn)移使電能平衡，每個(gè)電池設(shè)置一個(gè)電容開關(guān)電路，相鄰兩個(gè)鋰電池的電容開關(guān)電路配合控制均衡電容的連接方式使兩個(gè)鋰電池之間電能流動(dòng)直到趨于一致，所述脈沖電路向所述電容開關(guān)電路輸出脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)均衡電容的控制。
[0008]其中，所述電容開關(guān)電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、光電耦合器U2、光電耦合器U3、三極管Ql、三極管Q2、MOS管Ml和MOS管M2，所述電阻R3的一端接+5V,另一端和光電稱合器U2的引腳I相連；光電稱合器U2的引腳2接脈沖信號(hào)JHA,引腳4和三極管Ql的基極、電阻Rl的一端相連；三極管Ql的集電極和電阻R2的一端、MOS管Ml的柵極相連；電阻Rl的另一端、電阻R2的另一端、電阻R4的一端、電阻R5的一端接第一輸出端；M0S管Ml的源極和MOS管M2的漏極接第二輸出端，MOS管Ml的漏極和對(duì)應(yīng)鋰電池的正極相連；電阻R4的另一端和三極管Q2的基極、光電耦合器U3的引腳4相連；電阻R5的另一端和三極管Q2的集電極、MOS管M2的柵極相連；光電耦合器U3的引腳I和電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端接+5V，光電耦合器U3的引腳2接脈沖信號(hào)JHB ；光電耦合器U2的引腳3、光電耦合器U3的引腳3、三極管Q1的發(fā)射極、三極管Q2的發(fā)射極和MOS管M2的源極均和對(duì)應(yīng)的鋰電池的負(fù)極相連；電池組正極的第一個(gè)鋰電池對(duì)應(yīng)的電容開關(guān)電路的第一輸出端和電源隔離電路相連；其他鋰電池對(duì)應(yīng)的電容開關(guān)電路的第一輸出端，和該鋰電池正極相鄰的鋰電池的正極相連；所述均衡電容的正極和對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋰電池中靠近電池組正極的鋰電池的電容開關(guān)電路的第二輸出端相連，均衡電容的負(fù)極和對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋰電池中靠近電池組負(fù)極的鋰電池的電容開關(guān)電路的第二輸出端相連。
[0009]其中，所述脈沖信號(hào)JHA和脈沖信號(hào)JHB的驅(qū)動(dòng)波形設(shè)置有死區(qū)時(shí)間。
[0010]其中，所述電阻R1、電阻R2、電阻R4、電阻R5的阻值均為5.1ΚΩ ;電阻R3、電阻R6的阻值均為1ΚΩ，M0S管M1、M0S管M2的型號(hào)均為A03400。
[0011]其中，所述電源隔離電路包括型號(hào)為B0505的芯片U1、電容C2、電容C3 ;所述電容C3的正極、芯片U1的引腳1均接+5V ;電容C3的負(fù)極、芯片U1的引腳2均接地；芯片U1的引腳5和電容C2的負(fù)極、電池組中正極的第一個(gè)鋰電池的正極相連；芯片U1的引腳7和電容C2的正極、電池組中正極的第一個(gè)鋰電池的電容開關(guān)電路的第一輸出端相連。
[0012]其中，所述電容C2和電容C3的參數(shù)均為10V/100yF。
[0013]其中，所述脈沖電路的脈沖信號(hào)由STM32F107單片機(jī)生成。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:為兩個(gè)鋰電池設(shè)置電容，為電容設(shè)置電容開關(guān)電路，通過向電容開關(guān)電路發(fā)送脈沖控制電能通過電容在兩個(gè)鋰電池之間流動(dòng)，達(dá)到電池均衡，在實(shí)現(xiàn)均衡，延長(zhǎng)電池使用壽命的同時(shí)，還免除了電能的浪費(fèi)，節(jié)約了能源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路的電路原理圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路的電容開關(guān)電路的控制脈沖的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]請(qǐng)參考圖1和圖2，其是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路的電路原理圖和電容開關(guān)電路的控制脈沖的波形圖。本電路主要用于電池組的使用過程中調(diào)節(jié)電池均衡。在本實(shí)施例中為了使電路圖表述清晰，提供的電池組只有兩節(jié)鋰電池，而在實(shí)際的運(yùn)用中，更多的情況下是兩節(jié)以上的鋰電池，當(dāng)有更多節(jié)鋰電池時(shí)，只需將第二節(jié)鋰電池及其對(duì)應(yīng)的控制電路、均衡電容繼續(xù)延伸即可得到更多節(jié)鋰電池的均衡電路。如圖所示，一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，包括多個(gè)串聯(lián)的鋰電池組成的電池組，還包括:電源隔離電路、均衡電容、電容開關(guān)電路和脈沖電路，所述電源隔離電路和所述鋰電池相連；每?jī)蓚€(gè)相鄰的鋰電池設(shè)置一個(gè)均衡電容用作兩個(gè)鋰電池之間的電能轉(zhuǎn)移使電能平衡，每個(gè)電池設(shè)置一個(gè)電容開關(guān)電路，相鄰兩個(gè)鋰電池的電容開關(guān)電路配合控制均衡電容的連接方式使兩個(gè)鋰電池之間電能流動(dòng)直到趨于一致，所述脈沖電路向所述電容開關(guān)電路輸出脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)均衡電容的控制。
[0020]優(yōu)選地，所述電容開關(guān)電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、光電耦合器U2、光電耦合器U3、三極管Q1、三極管Q2、M0S管Ml和M0S管M2，所述電阻R3的一端接+5V,另一端和光電f禹合器U2的引腳1相連；光電f禹合器U2的引腳2接脈沖信號(hào)JHA，引腳4和三極管Q1的基極、電阻R1的一端相連；三極管Q1的集電極和電阻R2的一端、M0S管Ml的柵極相連；電阻R1的另一端、電阻R2的另一端、電阻R4的一端、電阻R5的一端接第一輸出端；M0S管Ml的源極和M0S管M2的漏極接第二輸出端，M0S管Ml的漏極和對(duì)應(yīng)鋰電池的正極相連；電阻R4的另一端和三極管Q2的基極、光電耦合器U3的引腳4相連；電阻R5的另一端和三極管Q2的集電極、M0S管M2的柵極相連；光電耦合器U3的引腳1和電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端接+5V，光電耦合器U3的引腳2接脈沖信號(hào)JHB ；光電耦合器U2的引腳3、光電耦合器U3的引腳3、三極管Q1的發(fā)射極、三極管Q2的發(fā)射極和M0S管M2的源極均和對(duì)應(yīng)的鋰電池的負(fù)極相連；電池組正極的第一個(gè)鋰電池對(duì)應(yīng)的電容開關(guān)電路的第一輸出端和電源隔離電路相連；其他鋰電池對(duì)應(yīng)的電容開關(guān)電路的第一輸出端，和該鋰電池正極相鄰的鋰電池的正極相連；所述均衡電容的正極和對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋰電池中靠近電池組正極的鋰電池的電容開關(guān)電路的第二輸出端相連，均衡電容的負(fù)極和對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋰電池中靠近電池組負(fù)極的鋰電池的電容開關(guān)電路的第二輸出端相連。
[0021]進(jìn)一步地，所述脈沖信號(hào)JHA和脈沖信號(hào)JHB的驅(qū)動(dòng)波形設(shè)置有死區(qū)時(shí)間。
[0022]進(jìn)一步地，所述電阻R1、電阻R2、電阻R4、電阻R5的阻值均為5.1ΚΩ ;電阻R3、電阻R6的阻值均為1K Ω，M0S管Ml、M0S管M2的型號(hào)均為A03400。
[0023]優(yōu)選地，所述電源隔離電路包括型號(hào)為B0505的芯片U1、電容C2、電容C3 ;所述電容C3的正極、芯片U1的引腳1均接+5V ;電容C3的負(fù)極、芯片U1的引腳2均接地；芯片U1的引腳5和電容C2的負(fù)極、電池組中正極的第一個(gè)鋰電池的正極相連；芯片U1的引腳7和電容C2的正極、電池組中正極的第一個(gè)鋰電池的電容開關(guān)電路的第一輸出端相連。
[0024]進(jìn)一步地，所述電容C2和電容C3的參數(shù)均為10V/100yF。
[0025]優(yōu)選地，所述脈沖電路的脈沖信號(hào)由STM32F107單片機(jī)生成。
[0026]當(dāng)然，STM32F107單片機(jī)只是一種實(shí)施方案，其他單片機(jī)亦可實(shí)現(xiàn)該功能，例如STL215。
[0027]如圖2中所示的JHA和JHB的脈沖，兩個(gè)脈沖分別輸出電容開關(guān)電路的兩個(gè)光電耦合器的引腳2，通過兩個(gè)M0S管控制均衡電容是否連通通及連通后的電流方向，在圖1中，在不斷的調(diào)節(jié)中實(shí)現(xiàn)對(duì)兩節(jié)鋰電池的均衡，如果是有多節(jié)的鋰電池，相鄰的兩個(gè)鋰電池之間都會(huì)有區(qū)域均衡的趨勢(shì)，如本來是三節(jié)鋰電池A、B和C，本來A、B、C之間的都不一樣，但是均衡電容會(huì)將A和B、B和C之間的電能進(jìn)行無損轉(zhuǎn)移，此時(shí)的B將作為一個(gè)橋梁，直到A、B、C之間都達(dá)到均衡。為了避免M0S管出現(xiàn)直通，會(huì)引起電路燒毀，所述脈沖信號(hào)JHA和脈沖信號(hào)JHB的驅(qū)動(dòng)波形設(shè)置有死區(qū)時(shí)間。
[0028]綜上所述，本發(fā)明中的均衡電路，為兩個(gè)鋰電池設(shè)置電容，為電容設(shè)置電容開關(guān)電路，通過向電容開關(guān)電路發(fā)送脈沖控制電能通過電容在兩個(gè)鋰電池之間流動(dòng)，達(dá)到電池均衡，在實(shí)現(xiàn)均衡，延長(zhǎng)電池使用壽命的同時(shí)，還免除了電能的浪費(fèi)，節(jié)約了能源。
[0029]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，包括多個(gè)串聯(lián)的鋰電池組成的電池組，其特征在于，還包括:電源隔離電路、均衡電容、電容開關(guān)電路和脈沖電路，所述電源隔離電路和所述鋰電池相連；每?jī)蓚€(gè)相鄰的鋰電池設(shè)置一個(gè)均衡電容用作兩個(gè)鋰電池之間的電能轉(zhuǎn)移使電能平衡，每個(gè)鋰電池設(shè)置一個(gè)電容開關(guān)電路，相鄰兩個(gè)鋰電池的電容開關(guān)電路配合控制均衡電容的連接方式使兩個(gè)鋰電池之間電能流動(dòng)直到趨于一致，所述脈沖電路向所述電容開關(guān)電路輸出脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)均衡電容的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，其特征在于，所述電容開關(guān)電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、光電耦合器U2、光電耦合器U3、三極管Q1、三極管Q2、MOS管Ml和MOS管M2，所述電阻R3的一端接+5V，另一端和光電耦合器U2的引腳1相連；光電耦合器U2的引腳2接脈沖信號(hào)JHA，引腳4和三極管Q1的基極、電阻R1的一端相連；三極管Q1的集電極和電阻R2的一端、MOS管Ml的柵極相連；電阻R1的另一端、電阻R2的另一端、電阻R4的一端、電阻R5的一端接第一輸出端；MOS管Ml的源極和MOS管M2的漏極接第二輸出端，MOS管Ml的漏極和對(duì)應(yīng)鋰電池的正極相連；電阻R4的另一端和三極管Q2的基極、光電耦合器U3的引腳4相連；電阻R5的另一端和三極管Q2的集電極、MOS管M2的柵極相連；光電耦合器U3的引腳1和電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端接+5V，光電耦合器U3的引腳2接脈沖信號(hào)JHB ;光電耦合器U2的引腳3、光電耦合器U3的引腳3、三極管Q1的發(fā)射極、三極管Q2的發(fā)射極和MOS管M2的源極均和對(duì)應(yīng)的鋰電池的負(fù)極相連；電池組正極的第一個(gè)鋰電池對(duì)應(yīng)的電容開關(guān)電路的第一輸出端和電源隔離電路相連；其他鋰電池對(duì)應(yīng)的電容開關(guān)電路的第一輸出端，和該鋰電池正極相鄰的鋰電池的正極相連；所述均衡電容的正極和對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋰電池中靠近電池組正極的鋰電池的電容開關(guān)電路的第二輸出端相連，均衡電容的負(fù)極和對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋰電池中靠近電池組負(fù)極的鋰電池的電容開關(guān)電路的第二輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，其特征在于，所述脈沖信號(hào)JHA和脈沖信號(hào)JHB的驅(qū)動(dòng)波形設(shè)置有死區(qū)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，其特征在于，所述電阻R1、電阻R2、電阻R4、電阻R5的阻值均為5.1ΚΩ ;電阻R3、電阻R6的阻值均為1KQ，M0S管Ml、MOS管M2的型號(hào)均為A03400。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，其特征在于，所述電源隔離電路包括型號(hào)為B0505的芯片U1、電容C2、電容C3 ;所述電容C3的正極、芯片U1的引腳1均接+5V ;電容C3的負(fù)極、芯片U1的引腳2均接地；芯片U1的引腳5和電容C2的負(fù)極、電池組中正極的第一個(gè)鋰電池的正極相連?’芯片U1的引腳7和電容C2的正極、電池組中正極的第一個(gè)鋰電池的電容開關(guān)電路的第一輸出端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，其特征在于，所述電容C2和電容C3的參數(shù)均為10V/100 μ F。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)鋰電池電能一致的均衡電路，其特征在于，所述脈沖電路的脈沖信號(hào)由STM32F107單片機(jī)生成。
【文檔編號(hào)】H01M10/42GK103730935SQ201310747148
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】李民英, 陳志偉, 張明峰 申請(qǐng)人:廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司