[发明专利]一种均衡充放电电路及均衡充放电方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池组的充放电管理，更具体地说，涉及一种用于对多个电池的均衡充放电电路及均衡充放电方法。

背景技术

为了给用电设备足够的电压，通常需要由多个电池串联而成电池组。但是由于制造精度，工艺控制和检测手段的因素，不同电池之间内阻、放电平台时间、容量、自放电率等参数不可避免有一定的差异。在经过多次充、放电循环后，单体电池之间的电压差异会越来越大，在充放电过程中容易导致串联电池组充电不均衡，使得串联电池组的有效电容减少，影响电池组的使用性能，降低电池的使用效率。这种差异导致电池组的总容量受制于最弱电池的容量。多节电池串联使用时，其性能的好坏不仅取决于电池单体质量的好坏，更重要的取决于其整体质量的高低。如果不采取均衡措施，经过多次充放电循环，这种差异会进一步扩大，使电池组的总容量进一步减少。

现有的通用的可充电池保护方案有三种，第一种方案是：不带均衡充电方案(图1)节电池芯电压Cell1和Celln分别与对应的基准电压Ref1和Refn做比较，任何一节电池芯的电压高于与之对应的基准电压，QC控制Mosfet断开，停止给电池充电。这种控制方式的缺陷是：1、不管其它几节电池芯电压多低，只要有一节电池芯电压达到保护IC的过充门限电压，充电控制Mosfet就断开，整个电池组中止充电。同一电池组各电芯电压不平衡时，充电结束整个电池组的电量将低于正常电量，电池组的总电量降低；2、如果座充充电或充电电压过高，电池芯电压高的将出现过充(超过4.2V)，长期如此会影响电池芯的寿命，性能差的会产生安全隐患。第二种方案：内置均衡充电方案(图2)是有均衡充电功能，当任何一节电池芯电压高于均衡充电的设定电压时，对应的均衡Mosfet导通，通过分流电阻对电池低的电池芯分流充电。这种控制方式的缺陷是：现有的IC的精度低，最高误差有0.2V，导致电池芯单次使用时间短，不能充分发挥每个电池芯的性能。第三种方案：外加比较器均衡充电方案(图3)，该电路图包括比较单元U1A、监测单元U1B、分流单元Q1等)求电池芯的平均电压分流充电，当任何一节电池芯的电压高于平均电压，对应的Mosfet打开，通过电阻给电压低的电池芯分流充电，当高于平均电压时，Mofet断开。这种控制方式的缺陷是：这比较器本身和电阻的误差，不能充分发挥每个电池芯的性能。由以上分析可以看出，现有电池保护电路的缺陷在于：1.电池在长期充放电使用中，充电器电压过高，对电池有过充现象，长期如此会影响电池芯的寿命，性能差的会产生安全隐患；2.以上均衡电路精度不高，不能使电池之间的电压完全均压，不能充分发挥电池芯的性能；3.电池满电后，单次使用的时间短，电池组的放电平台降低；4.放电的情况下掉压严重，使得设备电压检测不准。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可解决以上串联电池组充放电不均衡导致电池组有效容量小、使用性能差的问题的均衡充放电电路及均衡充放电方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种均衡充放电电路，包括有串联的多节可充电池的电池组、充放电控制逻辑器，所述电池组的每一个可充电池各自并联一个电压监测分流模块，所述电压监测分流模块监测到与其并联的可充电池先达到设定的均衡电压值时，对其进行分流；充放电控制逻辑器检测到任何一节可充电池电压大于过充门限电压后，控制充电控制开关MOS管断开，停止充电；当充放电控制逻辑器检测到任何一节可充电池电压低于过放门限电压后，控制放电控制开关MOS管断开，停止放电。

在本发明的均衡充放电电路中，所述电压监测分流模块包括控制单元和分流单元，所述控制单元在充放电过程中监测与其并联的可充电池的电压，当判断其达到预设的均衡开启电压时，控制与可充电电池并联的所述分流单元导通以分流所述并联的可充电池的充放电电流；所有电压监测分流模块具有相同的电路结构。

在本发明的均衡充放电电路中，控制单元是控制器，控制器的电压采集管脚Vc1与所连接的可充电池的正极连接，控制器的Vc1还连接到放电端口正极；控制器的管脚Vss1与所连接的可充电池的的负极连接，还与充放电控制逻辑器的管脚V2连接；控制器的管脚D1与分流单元连接，控制分流单元的通断。

在本发明的均衡充放电电路中，分流单元包括分流电阻、分流开关MOS管，分流开关MOS管的栅极连接控制器的管脚D1，分流开关MOS管的源极与所连接的可充电池的正极连接，分流开关MOS管的漏极通过分流电阻连接可充电池的负极。