一種主被動復合均衡的電池充電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于電池充放電管理領(lǐng)域，涉及一種主被動復合均衡的電池充電電路，尤其是一種針對串聯(lián)鋰電池充放電均衡及充放電管理的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鋰電池的應(yīng)用越來越廣泛，因此鋰電池的充放電技術(shù)越來越受到大家的關(guān)注。鋰電池由于其出廠時生產(chǎn)工藝的差異，在存儲電荷的時候會表現(xiàn)為不同的接受能力。為了避免鋰電池串聯(lián)充電過程出現(xiàn)的“短板效應(yīng)”，鋰電池充電過程的均衡技術(shù)顯得至關(guān)重要。目前現(xiàn)有的均衡技術(shù)分為兩種:一種是被動均衡，既能耗型均衡，特點均衡過程發(fā)熱嚴重、效率低。另外一種是主動均衡，即非能耗型，特點效率高，但電路結(jié)構(gòu)復雜，可靠性較差。為了解決這種效率與結(jié)構(gòu)不能兼顧的問題，本發(fā)明提出了一種主被動復合均衡的電池充電電路，該一種主被動復合均衡的電池充電電路不僅發(fā)熱小、效率高，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的特點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了解決上述串聯(lián)鋰電池組充電結(jié)構(gòu)和效率的問題，本發(fā)明提供了一種主被動復合均衡的電池充電電路，該電路可以有效地解決串聯(lián)鋰電池組充電電路效率和結(jié)構(gòu)不能兼顧的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種主被動復合均衡的電池充電電路，其特征在于，包括一個控制器、N個隔離型受控電壓源、N個電池組模塊及N個電池電壓檢測及放電電路四個部分，其中:
[0006]主動均衡電路是由隔離DC-DC模塊、三極管Q3-1、電阻R3-1及電阻R3-2構(gòu)成，隔離型DC-DC模塊的V i η+和V i η-分別與供電輸入端的正負輸入端連接，電阻R3-1的兩端分別與隔離型DC-DC模塊的Vo-和TRM口連接，從而實現(xiàn)使隔離型DC-DC模塊低電壓輸出，電阻R3-2的一端與隔離型DC-DC模塊的Vo+及電池組模塊的正輸入端連接，另一端與三極管Q3-1的集電極連接，三極管Q3-1的基極與控制器產(chǎn)生的控制信號I連接，三極管Q3-1的發(fā)射極和隔離型DC-DC模塊的TRM連接，由控制信號I控制三極管Q3-1來控制隔離型DC-DC模塊輸出電壓的變化。
[0007]所述的電池組模塊是由M節(jié)電池首尾串聯(lián)連接構(gòu)成的，電池組模塊間也是串聯(lián)連接的，電池組模塊的正端與隔離型受控電壓源的正輸出端連接，電池組模塊的負端與隔離型受控電壓源的負輸出端連接，電池組模塊的單電池正負端與電池電壓檢測及放電電路的被動均衡電路的Ce I Im端連接。
[0008]所述的電池電壓檢測及放電電路是由M個被動均衡子電路、一個LTC6804構(gòu)成，被動均衡電路是由開關(guān)管Qm、能耗電阻Rm、柵極電阻R-m構(gòu)成，電阻Rm—端與開關(guān)管Qm的源極連接，另一端分別與電池組的Cellm-1及LTC6804的Cm-1連接，柵極電阻R-m—端與開關(guān)管Qm的門極連接，另一端與LTC6804的Sm連接，LTC6804通過控制Sm端口的電平信號來使能均衡電路，開關(guān)管Qm的漏極與電池組模塊的Cellm及LTC6804的Cm連接，LTC6804通過Cm端口來采集電池組單體電池的電壓信號，并將采集的m個電壓信號傳輸給控制器，控制器通過解算電池的Soc及健康狀態(tài)來控制使能均衡電路。
[0009]所述的控制系統(tǒng)是由主控制芯片構(gòu)成的控制電路如DSP、飛思卡爾控制芯片。
[0010]本發(fā)明有益效果
[0011]本發(fā)明的一種主被動復合均衡的電池充電電路通過實時的檢測和采集串聯(lián)鋰電池組的充電電流、鋰電池電壓及鋰電池溫度等信息，實現(xiàn)對充電鋰電池組的電荷量及電池健康狀態(tài)實時監(jiān)控，系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)對串聯(lián)鋰電池組快速均衡、高效率充電的效果，而且具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)、可靠性強的特點，有效的延長鋰電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明實施例1中的一種主被動復合均衡的電池充電電路結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0013]附圖2為本發(fā)明實施例1中一種主被動復合均衡的電池充電電路的隔離型受控電壓源；
[0014]附圖3為本發(fā)明實施例1中一種主被動復合均衡的電池充電電路的電池電壓檢測及放電電路。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步說明。
[0016]參考圖1-3，本發(fā)明的一種主被動復合均衡的電池充電電路包括供I個控制器、N個隔離型受控電壓源、N個電池組模塊、N個電池電壓檢測及放電電路，其中電池組包含的單電夕也1；1 <M< 12。
[0017]N個隔離型受控電壓源是由隔離型DC-DC模塊、三極管Q3-1、電阻R3-1及電阻R3-2構(gòu)成，隔離型DC-DC模塊的Vin+和Vin-與供電輸入端的正負端連接，電阻R3-1的兩端分別與隔離型DC-DC模塊的Vo-和TRM口連接，從而實現(xiàn)使電源模塊低電壓輸出，電阻R3-2的一端與電源模塊的Vo+，另一端與三極管Q3-1的集電極連接，三極管Q3-1的基極與主控制器產(chǎn)生的控制信號I連接，三極管Q3-1的發(fā)射極和電源模塊的TRM連接，由控制信號I控制三極管Q3-1控制電源模塊輸出電壓變化。
[0018]所述的電池組模塊是由M節(jié)電池首尾串聯(lián)連接構(gòu)成的，電池組模塊間也是串聯(lián)連接的，電池組模塊的正端與隔離型受控電壓源的正輸出端連接，電池組模塊的負輸端與隔離型受控電壓源的負輸出端連接，電池組模塊的單電池正負端與電池電壓檢測及放電電路的被動均衡電路的Ce I Im端連接。
[0019]所述的電池電壓檢測及放電電路是由M個被動均衡電路、一個LTC6804構(gòu)成，被動均衡電路是由開關(guān)管Qm、能耗電阻Rm、柵極電阻R-m構(gòu)成，被動均衡電路電阻Rm—端與開關(guān)管Qm的源極連接，另一端分別與電池組的Cellm-1及LTC6804的Cm-1連接，柵極電阻R-m—端與開關(guān)管Qm的門極連接，另一端與LTC6804的Sm連接，LTC6804通過控制Sm端口的電平信號來使能均衡電路，開關(guān)管Qm的漏極與電池組的Cellm及LTC6804的Cm連接，LTC6804通過Cm端口來采集電池組單體電池的電壓信號，并將采集的m個電壓信號傳輸給控制器，主控制器通過解算電池的Soc及健康狀態(tài)來控制使能均衡電路。
[0020]所述的控制系統(tǒng)是由主控制芯片構(gòu)成的控制電路如DSP、飛思卡爾控制芯片。
[0021]所述的數(shù)據(jù)傳輸是采用隔離的isoSPI來實現(xiàn)。
[0022]所述的電池組監(jiān)視器采用的是Linear公司生產(chǎn)的LTC6804-2。
【主權(quán)項】
1.一種主被動復合均衡的電池充電電路，其特征在于:含有一個控制器、N個隔離型受控電壓源、N個電池組模塊及N個電壓檢測及放電電路； 所述的N個隔離型受控電壓源的輸入端Vin+和Vin-并聯(lián)連接供電輸入U的正極和負極，N個隔離型受控電壓源的正負輸出端分別N個電池組模塊的正負輸入端連接，N個隔離型受控電壓源的調(diào)壓控制端連接于控制器的調(diào)壓控制端，N個電池組模塊的單電池正極依次與N個電壓檢測及放電電路的Ce I Im端連接，N個電壓檢測及放電電路的讀電池電壓信號及放電使能端口連接控制器的電池電壓讀取及放電控制端口 ； 所述的N個電壓檢測及放電電路是由M個被動均衡電路及LTC6804構(gòu)成，被動均衡電路是由開關(guān)管I電阻Rm及電阻Ri構(gòu)成，開關(guān)管^的漏極與Cell^LTC6804的C12接口連接，開關(guān)管&的門極與電阻Ri的一端連接，電阻Ri的另一端與LTC6804的Sjil 口連接，開關(guān)管&的源極與電阻Rm的一端連接，電阻Rm的另一端與Cellm-!及LTC6804的Cm-!端連接，LTC6804的均衡控制驅(qū)動端口與控制器的驅(qū)動信號輸出端口連接，LTC6804的讀電池電壓信號及放電使能端口與控制器的電池電壓讀取及放電控制端口連接，其中Ce IU與電池組模塊的單電池正端連接，CelL1與電池負端連接，其中I 12。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種主被動復合均衡的電池充電電路，其特征在于:主動均衡電路是由隔離型DC-DC模塊、三極管Q3-1、電阻R3-1及電阻R3-2構(gòu)成； 所述的隔離型DC-DC模塊的V in+和V in-分別與供電輸入端U的正負端口連接，所述的三極管Q3-1的基極與控制器的控制信號I端口連接，三極管Q3-1的集電極極與電阻R3-2連接，電阻R3-2的另一端與隔離型DC-DC模塊的正輸出端及電池組模塊正端連接，三極管Q3-1的發(fā)射極與隔離型DC-DC模塊的TRM 口連接，電阻R3-1—端與隔離型DC-DC模塊的負極及電池組模塊的負端連接，另一端與電源模塊的TRM 口連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種主被動復合均衡的電池充電電路，其特征在于：含有一個控制器、N個隔離型受控電壓源、N個電池組模塊、N個電池電壓檢測及放電電路。系統(tǒng)的輸入電源經(jīng)過主動均衡電路為串聯(lián)鋰電池組提供充電電壓，被動均衡電路采集串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓,并把信號傳輸給控制器，控制器通過解算當前電池的Soc來控制調(diào)節(jié)單電池及電池組間電荷平衡。該系統(tǒng)不僅具有被式均衡充電易控制、結(jié)構(gòu)簡單的特點，而且又具有主動控制均衡效率高特性，可以很好地實現(xiàn)對多組電池組充放電電池電荷的均衡。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN105576751
【申請?zhí)枴緾N201511032456
【發(fā)明人】朱紀洪, 和陽, 晉山立
【申請人】清華大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月31日