專利名稱：雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉可充電電池保護電^各領(lǐng)域，特別涉及與雙節(jié)串聯(lián)可充電電池電 壓平衡保護電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有高容量可充電電池主要有鋰離子電池和鐵電池，這兩種電池因能量 密度高，對電池的安全性有更高的要求。鋰離子電池在過度充電狀態(tài)下，電
池能量將過剩，使電池溫度上升，導(dǎo)致有著火或破裂的危險；在過度放電狀 態(tài)下，電芯容量特性劣化及耐久性劣化。鐵電池過度放電也會使電池特性劣 化，縮短電池壽命。可充電電池保護電路就是要避免上述的過度充電或過度 放電的發(fā)生，防止電池特性劣化，使用壽命降低。雙節(jié)可充電電池串聯(lián)使用 時，平衡電if各可以避免兩節(jié)可充電電池之間容量差異變大。目前電池組之間 的平衡方式主要采用能耗式平衡方式，由電池容量高的一節(jié)電池通過額外的 放電回路釋放電能，降低自身容量，從而達到雙節(jié)串聯(lián)可充電電池之間電壓 平衡，但其平衡時間受額外的放電回路中放電電流的限制，放電電流越小， 平衡時間越長，效果不好，且白白損失了能量。
如圖1所示，為現(xiàn)有平衡電路，其工作原理是平衡電路設(shè)置了一個平 衡啟動參考值Vref，當一節(jié)電池電壓高于Vref， 一節(jié)電池電壓低于Vref時， 電路平衡功能啟動，電池電壓高于Vref的那一節(jié)電池通過額外的放電回3各釋 放電能。當兩節(jié)電池電壓都高于Vref或都低于Vref時，電路平衡功能關(guān)閉， 兩節(jié)電池都不會通過各自的額外的放電回路釋放電能。
具體電路實現(xiàn)過程，通過比較器得到兩節(jié)電池與參考值Vref比較結(jié)果， 比較器的4種輸出狀態(tài)組合，分別對應(yīng)4種實際的情況，控制P型M0S管的 信號是經(jīng)過邏輯與非運算得到，控制N型M0S管的信號是經(jīng)過邏輯與運算得 到
一兩節(jié)電池均高于Vref,兩比較器輸出均為1，由上圖中的邏輯可看 出，此時N—out為O, P—oiit為l，平tf不啟動。
二. 電池l高于Vref，電池2低于Vref, Cl輸出為O, C2輸出為l，此 時經(jīng)邏輯運算后N_out為1， P—out為1，電池1的平衡;故電旁路導(dǎo)通。
三. 電池2高于Vref，電池l低于ref， Cl輸出為l， C2輸出為0，此 時經(jīng)邏輯運算后N_out為0, P-out為0，電池2的平tf放電旁^f各導(dǎo)通.
四. 兩節(jié)電池均低于Vref,兩比較器輸出均為0,由上圖中的邏輯可看
5出，jl:匕時N_OUt為0， P-OUt為1，平4軒不啟動。
此電路能實現(xiàn)一定的平衡效果，平衡效果取決于放電旁路中平衡電阻上 放電電流的大小，效果差且能量完全在電阻上面損耗，能量利用率低，容易 造成平衡電阻過度發(fā)熱，引起電池使用時溫度過高，安全性欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，目的之一是解決雙節(jié)可 充電電池平衡方式平衡效果差，損失的能量大，且易造成在平衡過程中的電
池電壓4僉測不準。
為了解決上述不足，本發(fā)明提供一種雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路包括 平衡電路，用于可充電電池在電壓平衡過程中充放電電流；集成控制電路， 根據(jù)平衡電路中的可充電電池充放電電流和電壓控制平衡電路工作或停止。
所述集成控制電路包括，電壓檢測模塊，用于檢測可充電電池電壓，輸
出平衡啟動信號和平衡方向信號；延時控制模塊，根據(jù)可充電電池平衡 啟動信號，輸出平衡時間控制信號；直流調(diào)制模塊，根據(jù)平衡時間控制信號 和平衡方向信號，控制平衡電路工作或停止； 一驅(qū)動放大電路，對直流調(diào)制 模塊輸出的信號在不改變其邏輯狀態(tài)的情況下進行放大，產(chǎn)生適合驅(qū)動平衡 電路導(dǎo)通或停止信號。
所述平ff電^各包括一用于電感，用于纟企測電感中電流大小的電阻、一P型 M0S管和一N型M0S管，通過P型MOS管和N型MOS管導(dǎo)通或截止，控制由電感、電 阻、P型MOS管或N型MOS管以及可充電電池組成的充放電回路，進行可充電電 池電壓平衡動作。
所述電壓檢測模塊包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻、 第四分壓電阻、第一邏輯控制器、第一比較器、第二比較器和第三比較器， 其中第 一邏輯控制器根據(jù)第一比較器、第二比較器和第三比較器輸入信號輸 出平衡啟動信號和平衡方向信號，第一分壓電阻和第二分壓電阻與第一比較 器和第三比較器的正端輸入連接，第三分壓電阻和第四分壓電阻與第一比較 器和第二比較器負端輸入連接，第三分壓電阻和第四分壓電阻還與第三比較 器正端輸入連接。
所述延時控制模塊包括基準電路、偏置電路、振蕩分頻電路和邏輯延時 器，該偏置電路對基準電路產(chǎn)生的恒壓源進行處理，生成工作電流，輸入振 蕩分頻電路，由振蕩分頻電路控制邏輯延時器產(chǎn)生平衡時間控制信號。
所述直流調(diào)制模塊包括第二邏輯控制器、第四比較器、第五比較器、第 六比較器、第七比較器、第一誤差放大器和第二誤差放大器，根據(jù)電壓檢測 模塊輸出的平衡方向信號選擇第一誤差放大器或第二誤差放大器對電壓采集控制模塊中電阻R上的電壓進行電壓放大，第一誤差放大器的輸出作為第四比 較器的輸入與下限參考電壓進行比較，及第五比較器的輸入與上限參考電壓 進行比較，第二誤差放大器的輸出作為第七比較器的輸入與下限參考電壓進 行比較，及第六比較器的輸入與上限參考電壓進行比較，第二邏輯控制器根
號: 、、、',、.
所述直流調(diào)制模塊內(nèi)設(shè)有一上限參考電壓和一下限參考電壓，其中上限 參考電壓為平衡啟動時電阻與充放電回路中最大電流值的乘積，下限參考電 壓設(shè)置為平衡啟動時電阻與充放電回路中最小電流值的乘積。
優(yōu)選地，所述第四比較器、第五比較器、第六比較器和第七比較器為相 同的高速比較器。
優(yōu)選地，所述第一誤差放大器和第二誤差放大器為相同的放大倍數(shù)為20
倍的誤差放大器。、 、""。、
;也之間電壓差大于40mv。
優(yōu)選地，所述延時控制模塊產(chǎn)生的平衡時間控制信號在平衡不動作時， 輸出平衡時間控制信號為高電平1;在平衡動作時變?yōu)橹芷跒?0s，占空比為 50%的矩形波，平衡時間控制信號為低電平0，平衡時間控制信號為低電平0 為可充電電池電壓平衡工作時間，平衡時間控制信號為高電平1為可充電電 池電壓4企測時間，電壓平衡工作時間和電壓片僉測時間分別為2 0S 。
本發(fā)明提供的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，通過電壓檢測模塊對雙節(jié) 可充電電池電壓檢測，輸出平衡啟動信號和平衡方向信號；延時控制模塊根 據(jù)平衡啟動信號輸出平衡時間控制信號；直流調(diào)制模塊根據(jù)平衡方向信號決 定電壓采集控制模塊中電感上的電流方向和平衡時間控制信號決定外圍平衡 工作應(yīng)用電路的工作或停止，從而控制有較高電壓的可充電電池對有較低電 壓的可充電電池進行充電，達到可充電電池電壓平衡，減少能量損耗。同時 可充電電池在電壓平衡過程中，延時控制模塊的平衡時間控制信號使平衡工 作時間^^電壓4企測時間分開，確準;險測平tf過程中的電池電壓。


圖1為現(xiàn)有電池平tf電路框圖2為本發(fā)明實施例電路框圖3為本發(fā)明實施例電路示意圖4為本發(fā)明實施例中電壓檢測模塊邏輯功能示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中直流調(diào)制模塊邏輯功能示意圖6為本發(fā)明實施例中邏輯延時模塊平衡時間控制信號波形示意圖。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步 說明。
具體實施例方式
參照圖2，雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路包括平衡電路ll和集成控制電路 12，以及外接進行平衡的雙節(jié)可充電電池IO，其中平衡電路ll,用于可充電 電池在電壓平衡過程中充放電電流，集成控制電路12，根據(jù)平衡電路中的可 充電電池充》丈電電流和電壓控制平衡電^各工作或停止。
集成控制電路12包括電壓檢測模塊123、延時控制模塊122、直流調(diào)制模 塊125、驅(qū)動放大模塊124。電壓檢測模塊123檢測雙節(jié)可充電電池10電壓差值， 根據(jù)設(shè)置的電壓差值，輸出平衡啟動信號和平衡方向信號；延時控制模塊122 根據(jù)平衡啟動信號輸出平衡時間控制信號；直流調(diào)制模塊l25根據(jù)平衡時間控 制信號和平衡方向信號，輸出控制信號控制平衡電路ll實現(xiàn)可充電電池充放 電；驅(qū)動放大模塊124,對直流調(diào)制模塊輸出的信號在不改變其邏輯狀態(tài)的情 況下進行放大，產(chǎn)生適合驅(qū)動平衡電路導(dǎo)通或停止信號。
如圖3所示，平tf電3各11包括電感L、電阻R、 P型MOS管和N型MOS管， 其P型MOS管和N型MOS管用于控制雙節(jié)可充電電池10充》文電，電阻R用于 斗企測電感L上的電流大小。電感L 一端通過電阻R與可充電電池1的正才及連 ^接，可充電電池1與可充電電池2串耳關(guān)，電感L另一端與P型MOS管漏才及連 接。N型MOS管的源極與可充電電池1負極連接，N型MOS管的柵極與驅(qū)動放 大電路15的輸出連接，N型MOS管的漏極與P型MOS管的漏極連接，P型MOS 管的源極與可充電電池2的正極連接，P型MOS管的柵極與驅(qū)動放大電路的輸 出連接。
電壓檢測^^莫塊123包括第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第三分壓電 阻R3、第四分壓電阻R4、第一邏輯控制器1234、第一比較器1231、第二比 較器1232和第三比較器1233。第一比較器1231當輸入正負極電壓差值大于 +101^時，輸出高電平l;第二比較器1232當輸入正負極電壓差值大于等于 等于零時，輸出高電平1;第三比較器1233當輸入正負極電壓差值大于-10mv 時，輸出高電平l。電壓檢測模塊12根據(jù)可充電電池1和可充電電池2的電 壓之間的差值，經(jīng)第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第三分壓電阻R3、第 四分壓電阻R4分壓后的差值，分壓比例由第一分壓電阻Rl與第二分壓電阻 R2比值決定，所舉實施例中，降壓后的差值為原差值的1/4。由第一比較器
81231、第二比較器1232和第三比較器1233進行比較后輸出信號，第一邏輯 控制器1234根據(jù)第一比較器1231、第二比較器1232和第三比較器1234輸出 的信號進行邏輯處理，生成平衡啟動信號和平衡方向信號，并將平衡啟動信 號輸送給延時控制模塊13，平衡方向信號高輸送給直流調(diào)制模塊125。
延時控制模塊122包括基準電路1221、偏置電路1222、振蕩分頻器1223和 邏輯延時器1224?；鶞孰娐?221為延時控制模塊122提供恒壓源，偏置電路 1222將基準電路122輸出的電壓進行處理，生成電流。振蕩分頻器1223根據(jù)偏 置電路122生成的電流進行工作，并輸出對邏輯延時器1224的控制信號。由邏 輯延時器1224根據(jù)振蕩分頻器1223輸入的控制信號和第一邏輯控制器1234輸 出平衡啟動信號，輸出平衡時間控制信號給直流調(diào)制模塊125。平衡時間控制 信號的周期可有振蕩分頻器12 2 3進行設(shè)置。
直流調(diào)制模塊125設(shè)有一上限參考電壓V-refl和一下限參考電壓 V-ref2,其中上限參考電壓V-refl設(shè)置為電阻R與充放電回路中最大電流值 的乘積，下限參考電壓V-ref2設(shè)置為電阻R與充放電回路中最小電流值的乘 積。直流調(diào)制模塊125包括第二邏輯控制器1255、第四比較器1251、第五比 較器1252、第六比較器1253、第七比較器1254、第一誤差放大器1256和第 二誤差放大器1257。第四比較器1251的負極與下限參考電壓V-ref2連接， 第五比較器1252的負極與上限參考電壓V-refl連接，第六比較器1253的正 極與上限參考電壓V-ref 1連接，第七比較1254的正極與下限參考電壓V-ref 2 連接。平衡電路11中的電阻R上的感應(yīng)電壓輸入到第一誤差放大器1256或 第二誤差放大器1257，進行誤差放大，將第一誤差放大器1256的誤差放大信 號輸給第四比較器1251和第五比較器1252,第二誤差放大器1257誤差放大 信號輸給第六比較器1253和第七比較器1254，其中平衡工作時直流調(diào)制模塊 125對第一誤差放大器1256或第二誤差放大器1257的工作路徑選擇由電壓檢 測模塊123輸給直流調(diào)制模塊125中的平衡方向信號確定，當平衡控制信號 為高電平1時，選擇第二誤差放大器1257對電阻R上的感應(yīng)電壓進行誤差放 大；當平衡方向信號為低電平0時，選擇第一誤差放大器1256對電阻R上的 感應(yīng)電壓進行誤差放大。第二邏輯控制器1255根第四比較器1251和第五比 較器1252或第六比較器1253和第七比較器1254輸出結(jié)果和延時控制模塊122 輸出的平衡時間控制信號做邏輯處理經(jīng)驅(qū)動放大電路輸出對平衡電路11中P 型M0S管和N型M0S管的控制信號，實現(xiàn)充電電池充放電進行控制。
雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路工作過程設(shè)平衡啟動信號為S,邏輯高電 平均1時平衡啟動，邏輯低電平0時平衡停止；平衡方向信號為N,平衡啟動 時可充電電池2對可充電電池1轉(zhuǎn)移能量，平衡停止時，可充電電池l對可
9充電電池2轉(zhuǎn)移能量；平衡時間控制信號為T，邏輯高電平l時，為可充電電 池電壓4全測時間，邏輯l氐電平0時，為可充電電池平纟軒工作時間。
當可充電電池2的電壓高于可充電電池1的電壓且電壓差值不小于40mv 時，電壓檢測模塊123分別輸出平衡啟動信號高電平1和平衡方向信號高電平 1，其中平衡啟動信號輸送給延時控制模塊122，平衡方向信號輸送給直流調(diào) 制模塊125。延時控制模塊122對平衡啟動信號高電平1進行處理輸出平衡時 間控制信號給直流調(diào)制模塊125，直流調(diào)制模塊125根據(jù)平衡時間控制信號和 平衡方向信號高電平1進行處理，并輸送給驅(qū)動放大才莫塊124進行信號力文大。 在平衡時間控制信號為低電平0時，即平衡工作時間，驅(qū)動放大模塊125輸 出低電平O給平衡電路ll中的P型MOS管和N型MOS管，P型MOS管導(dǎo)通，N 型MOS管截止。此時可充電電池2、電感L、電阻R和P型MOS管組成回3各， 可充電電池2對電感L進行充電。電阻R上的電壓除以自身阻值為電感L上 的電流，通過導(dǎo)線將電阻R上的電壓輸入到直流調(diào)制模塊125中第一誤差放 大器1256，進行誤差放大，生成誤差放大信號，由第五比較器1252將誤差放 大信號與上限參考電壓V-refl進行比較，第四比較器1251將誤差放大信號 與下限參考電壓V-ref2進行比較，直流調(diào)制模塊125對第四比較器1251和 第五比較器1252的輸出結(jié)果進行處理輸出控制信號。當電感R上的電壓經(jīng)誤 差放大器放大的結(jié)果大于設(shè)置的上限參考電壓V-ref 1時，驅(qū)動放大模塊125 輸出高電平1給P型M0S管和N型M0S管，P型MOS管截止，N型MOS管導(dǎo)通， 可充電電池l、電感L、電阻R和N型MOS管組成回3各，電感L對可充電電池 1進行充電；當電感R上的電壓經(jīng)誤差放大器放大的結(jié)果小于設(shè)置的下限參考 電壓V-ref 2時，驅(qū)動放大才莫塊15輸出低電平0給P型MOS管M和N型MOS 管，P型MOS管導(dǎo)通，N型MOS管截止，重復(fù)上述充放電過程；當電壓檢測模 塊123中纟全測到可充電電池1和可充電電池2之間的電壓相等時，電壓4企測 模塊123輸出平衡啟動信號低電平O，平衡啟動信號輸送給延時控制模塊122， 由延時控制模塊122輸出平衡時間控制信號高電平1。直流調(diào)制模塊125根據(jù) 平衡時間控制信號輸出控制信號經(jīng)驅(qū)動放大模塊124輸出0給N型MOS管， 輸出1給P型M0S管，P型MOS管和N型MOS管都截止，完成可充電電池電壓 平衡動作。
當可充電電池1的電壓高于可充電電池2的電壓且電壓差值不小于平衡 啟動電壓40mv時，電壓檢測模塊123輸出平衡方向信號為低電平0，可充電 電池平tf電^各工作原理與可充電電池2的電壓高于可充電電池1相同，不再敖迷。
當可充電電池1的電壓高于可充電電池2的電壓且電壓差值小于平衡啟 動電壓40mv時，電壓檢測模塊123輸出平衡啟動信號低電平0，輸送給延時
10控制模塊122,由延時控制模塊122進行處理生成平衡時間控制信號高電平1， 直流調(diào)制模塊125根據(jù)平衡時間控制信號高電平1進行處理輸出低電平0和 高電平l，經(jīng)驅(qū)動放大模塊15放大信號后低電平0給N型MOS管，高電平l 給P型M0S管，N型M0S管和P型M0S管均截止。可充電電池電壓平衡電3各不 進行平衡動作。
如圖4和圖5所示分別為電壓檢測模塊邏輯功能示意圖直流調(diào)制模塊邏輯 功能示意圖。
具體地i兌，若可充電電池1電壓為3V,可充電電池2電壓為2. 998V時， 可充電電池1的電壓高于可充電電池2的電壓。電壓測才莫塊12檢測可充電 電池2和可充電電池1的電壓，由于可充電電池1與可充電電池2之間電壓 差為l鮮，小于設(shè)定的可充電電池電壓平衡電路平衡啟動電壓40mv, 40mv為第 一分壓電阻Rl與第二分壓電阻R2的比值4乘以第一比較器1231的+10mv得 到。第一比較器1231輸出低電平0，第二比較器1232輸出低電平0，第三比 較器1233輸出低電平0,經(jīng)過第一邏輯控制器1234處理后，輸出平衡啟動信 號低電平O，輸送給延時控制模塊122中的邏輯延時器1224。邏輯延時器1224 對平衡啟動信號低電平0進行處理輸出平衡時間控制信號高電平1輸給直流 調(diào)制模塊125中的第二邏輯控制器1255。第二邏輯控制器1255對輸入的平衡 時間控制信號高電平1進行處理輸出高電平1輸送給P型MOS管，低電平0 輸送給N型MOS管，P型MOS管和N型MOS管都截止，可充電電池電壓平4軒停 止不動作。
若可充電電池1電壓為3V,可充電電池2電壓為2. 948V時，可充電電池 1的電壓高于可充電電池2的電壓。電壓才全測才莫塊12 3 一全測可充電電池2和可 充電電池l的電壓差，由于可充電電池l與可充電電池2之間電壓差為52mv,
中的第二分i電阻Rl、第二分壓電阻'R2、口第三分壓電阻R3、第四^^壓電阻 R4分壓后的電壓差為52mv/4=13mv,當?shù)谝槐容^器1231的正端輸入與負端輸 入電壓差值大于+10mv時，第一比較器1231輸出高電平1,第二比較器1232 輸出高電平l，第三比較器1233輸出低電平0，經(jīng)過第一邏輯控制器1234處 理后，輸出平衡啟動信號高電平1和平衡方向信號低電平0，其中平衡啟動信 號高電平1輸送給延時控制模塊122中的邏輯延時器1224，平衡方向信號低 電平O輸送給第二邏輯控制器1255。如圖6所示，邏輯延時器1224對平衡啟 動信號高電平1進行處理生成平衡時間控制信號，平衡時間控制信號起始為 4氐電平0,周期為40S，.占空比為50°/。的矩形波。
在平衡時間控制信號為低電平0時，處于平衡動作時間，并輸給直流調(diào)制 模塊125中的第二邏輯控制器1255。第一邏輯控制器1234輸給第二邏輯控制器1255的平衡方向信號電平用于直流調(diào)制模塊125工作路徑選擇，當輸入平 衡方向信號為高電平l時，選擇第二誤差放大器1257、第六比較器1253和第 七比較器1254進行工作，當輸入平衡方向信號為低電平0時，選擇第一誤差 放大器1256、第四比較器1251和第五比較器1254進行工作。此時第四比較 器1251和第五比較器1252均輸出低電平0,第二邏輯控制器1255根據(jù)第四 比較器1251和第五比較器1252的輸出結(jié)果進行處理，同時輸出高電平1給N 型M0S管和P型M0S管，P型M0S管截止，N型M0S管導(dǎo)通。此時電感L、電 阻R、 N型M0S管和可充電電池1組成回路，可充電電池1開始對電感L進行 充電，電感L上的電流通過電阻R產(chǎn)生感應(yīng)電壓，輸入直流控制模塊125中 的第一誤差放大器1256進行誤差放大，生成誤差放大信號，并將誤差放大信 號輸送給第四比較器1251和第五比較器1252，分別與上限參考電壓V-refl 和下限參考電壓V-ref2進行比較。當誤差放大信號在上限參考電壓V-refl 和下限參考電壓V-ref2之間時，第四比較器1251輸出高電平1和第五比較 器1252輸出低電平0,此時第二邏輯控制器1255的輸出高電平1給N型M0S 管和P型M0S管，P型M0S管截止和N型M0S管導(dǎo)通?？沙潆婋姵豯繼續(xù)對電 感L進行充電，電感L中電流繼續(xù)變大；當誤差放大信號超過上限參考電壓 V-refl時，第四比較器1251和第五比較器1252均輸出高電平1給第二邏輯 控制器1255，經(jīng)處理輸出低電平0給P型M0S管和N型M0S管，P型M0S管 導(dǎo)通，N型M0S管截止。此時P型M0S管、電感L、電阻R和可充電電池2組 成一個回3各，電感L對可充電電池2進4亍充電，電感L中電流逐漸變小，電 阻R上的感應(yīng)電壓也變小；當經(jīng)過第一誤差放大器1256放大后誤差放大信號 在上限參考電壓V-refl和下限參考電壓V-ref2之間時，第四比較器1251輸 出高電平1和第五比較器1252輸出低電平0，經(jīng)過第二邏輯控制器1255處理 輸出低電平0給P型MOS管和N型MOS管，P型M0S管導(dǎo)通，N型M0S管仍截 止，電感L繼續(xù)對可充電電池2進行充電；當經(jīng)過第一誤差放大器1256 ;汰大 后誤差放大電壓小于參考電壓V-ref2時，第四比較器1251和第五比較器1252 均輸出低電平0，經(jīng)過第二邏輯控制器1255處理，第二邏輯控制器1255輸出 高電平1給P型M0S管和N型M0S管，P型M0SFET截止，N型M0S管導(dǎo)通。 此時電感L、電阻R、 N型M0S管和可充電電池1又組成回路，可充電電池l 對電感L進行充電，重復(fù)上述過程。
在平衡時間控制信號為高電平1時，處于平衡不動作，可充電電池電壓 檢測時間，此時來判斷經(jīng)過前期的平衡之后，可充電電池間電壓是否已相等。 如果仍不相等，則重復(fù)上述的平tf動作；如果當可充電電池1和可充電電池2 經(jīng)過平衡后達到能量相等的狀態(tài)，即可充電電池1和可充電電池2電壓相同 時，電壓檢測模塊123將檢測到的電壓通過第二比較器1232進行比較，輸出低電平0信號，第一邏輯控制器1234的輸出平衡啟動信號低電平0,并輸送 給延時模塊122中的邏輯延時器1224,通過延時模塊122處理，由邏輯延時 器1224輸出平衡時間控制信號高電平1給第二邏輯控制器1255，經(jīng)過第二邏 輯控制器1255處理，輸出高電平1給P型MOS管，輸出低電平O給N型MOS 管，P型MOS管截止，N型MOS管截止，停止平^f動作。
若可充電電池2電壓為3V,可充電電池1電壓為2. 958V時，可充電電池2 的電壓高于可充電電池l的電壓，此時經(jīng)電壓檢測模塊123處理后平衡方向信 號為高電平l,直流調(diào)制模塊125工作路徑選擇為第二誤差放大器1257、第六 比較器1253和第七比較器1254?？沙潆婋姵仉妷浩胶怆娐饭ぷ髟砼c上述相 同，不再敖述。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍， 凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接 或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于，該雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路包括一平衡電路，用于可充電電池在電壓平衡過程中充放電電流；一集成控制電路，根據(jù)平衡電路中的可充電電池充放電電流和電壓控制平衡電路工作或停止。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于所述集成控制電路包'括；' 口 ' ', '、一電壓檢測模塊，用于檢測可充電電池電壓，輸出平衡啟動信號和平衡 方向信號；一延時控制模塊，根據(jù)平衡啟動信號，輸出平衡時間控制信號； 一直流調(diào)制模塊，直流調(diào)制模塊根據(jù)平衡方向信號中電感上的電流方向，根據(jù)平衡時間控制信號確定平衡電路的工作或停止；一驅(qū)動放大模塊，對直流調(diào)制模塊輸出的信號在不改變其邏輯狀態(tài)的情況下進行放大，產(chǎn)生適合驅(qū)動平衡電路導(dǎo)通或停止信號。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于，所述平衡電路包括一^感、」用于檢i電感電流的電阻:一P型M0S、管和一N型M0S 管，通過P型MOS管和N型MOS管導(dǎo)通或截止，控制由電感、電阻、P型MOS管或N 型MOS管以及可充電電池組成的充放電回路，進行可充電電池電壓平衡動作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于，所 述電壓;^測模塊包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻、第四分 壓電阻、第一邏輯控制器、第一比較器、第二比較器和第三比較器，其中第 一邏輯控制器根據(jù)第一比較器、第二比較器和第三比較器輸入信號輸出平衡 啟動信號和平tf方向信號，第一分壓電阻和第二分壓電阻與第一比較器和第 三比較器的正端輸入連接，第三分壓電阻和第四分壓電阻與第一比較器和第 二比較器負端輸入連接，第三分壓電阻和第四分壓電阻還與第三比較器正端 輸入連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于， 所述平4軒啟動為雙節(jié)可充電電池之間電壓差不小于4Omv。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于，所 述延時控制模塊包括基準電路、偏置電路、振蕩分頻電路和邏輯延時器，該 偏置電路對基準電路產(chǎn)生的恒壓源進行處理，生成工作電流，輸入振蕩分頻 電路，由振蕩分頻電路控制邏輯延時器產(chǎn)生平衡時間控制信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于， 所述延時控制模塊產(chǎn)生的平衡時間控制信號在平衡不動作時，輸出平衡時間 控制信號為高電平l;在平衡動作時變?yōu)橹芷跒?0s，占空比為50%的矩形波， 平衡時間控制信號為低電平0，平衡時間控制信號為低電平0為可充電電池電 壓平衡工作時間，平衡時間控制信號為高電平1為可充電電池電壓斗企測時間， 電壓平^f工作時間和電壓一企測時間分別為2 OS。
8.所述直流調(diào)制模塊內(nèi)設(shè)有一上限參^電壓和一下P艮參考電壓。一、
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于， 所述上限參考電壓設(shè)置為平衡啟動時電阻與充放電回路中最大電流值的乘 積，下限參考電壓設(shè)置為平衡啟動時電阻與充放電回路中最小電流值的乘積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于， 所述直流調(diào)制模塊包括第二邏輯控制器、第四比較器、第五比較器、第六比 較器、第七比較器、第一誤差放大器和第二誤差放大器，根據(jù)電壓檢測模塊 輸出的平衡方向信號選擇第一誤差放大器或第二誤差放大器對外圍平衡工作 應(yīng)用電路中電阻上的電壓進行電壓放大，第一誤差放大器的輸出作為第四比 較器的輸入與下限參考電壓進行比較，及第五比較器的輸入與上限參考電壓 進行比較，第二誤差放大器的輸出作為第七比較器的輸入與下限參考電壓進 行比較，及第六比較器的輸入與上限參考電壓進行比較，第二邏輯控制器根 據(jù)選擇的工作比較器的輸出結(jié)果進行邏輯處理輸出平衡電路的電壓控制信
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于， 所述第四比較器、第五比較器、第六比較器和第七比較器為相同的高速比較器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，其特征在于，所述第一誤差放大器和第二誤差放大器為放大倍數(shù)為20倍的誤差放大器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙節(jié)可充電電池電壓平衡電路，包括平衡電路和集成控制電路，其中集成控制電路包括電壓檢測模塊、延時控制模塊、直流調(diào)制模塊和驅(qū)動放大模塊。電壓檢測模塊對可充電電池電壓進行檢測，并輸出平衡啟動信號和平衡方向信號；延時控制模塊根據(jù)平衡啟動信號輸出平衡時間控制信號；直流調(diào)制模塊根據(jù)平衡方向信號中電感上的電流方向和平衡時間控制信號確定平衡電路的工作或停止，從而控制有較高電壓的可充電電池對有較低電壓的可充電電池進行充電，達到可充電電池電壓平衡，減少能量損耗。同時可充電電池在電壓平衡過程中，延時控制模塊的平衡時間控制信號使平衡工作時間跟電壓檢測時間分開，確準檢測平衡過程中的電池電壓。
文檔編號H02J7/00GK101471577SQ20071030836
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者吳正棟, 軍 周, 白青剛 申請人:比亞迪股份有限公司