CN203180555U - 一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，包括运算处理及控制电路，用于整个芯片的数据处理及控制；多个电压采集电路，每个电压采集电路分别用于采集对应的电池电压；充电均衡电压设置电路，其与外围的电阻配合后用来调节充电均衡电压阈值；均衡开关控制电路，根据上述运算处理及控制电路发出的控制数据，控制对应的开关管断开或闭合；电源处理电路，为芯片内部各部分工作提供电源。该芯片外围电路元器件少，成本低，线路简单，调试方便；同时各单体电池的均衡元器件具有一致性，均衡效果好；可以简单方便的实现串联锂电池组充电电量均衡功能。

Description

一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片

技术领域

本实用新型涉及一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片。 

背景技术

锂电池由于其自身的各种优异特性，是未来电池发展的趋势所在。为了给设备提供足够的电压和功率，锂电池包通常有一个或几个电池组并联而成，每个电池组又有3到4节电池串联构成，这种普遍的应用配置结构往往并不能发挥其最大功效，因为如果某个串联电池的容量与其他电池不匹配将会降低整个电池包的容量。 

另外由于锂电池的化学特性，为保证电池的性能、寿命和使用安全等问题，所有的锂电池使用时都需要一个保护电路；而为了解决电池容量不匹配问题，就需要在锂电池保护电路里增加电量均衡功能，利用电池电量均衡处理技术，解决电池容量不匹配问题，从而改善串联锂电池包的性能和寿命。 

目前市场所用的电量均衡主要是充电电量均衡，即在充电过程中，电池电量有高有低，设定一个电量均衡点，将达到均衡点电压的电池接一个旁路进行充电分流，因而电量上升速度比较慢，未达到均衡点电压的电池不进行旁路分流，电量上升比较快，从而达到电量均衡的目的。具体方法是根据客户要求和电池材料先定一个电量均衡的电压值，然后在每节电池上并联一个电压检测器，根据电池电压的高低，电压检测器输出不同的控制信号，控制后一级的开关管，然后通过开关管控制功率电阻对相应的电池进行充电分流和自放电均衡。 

这种方法的缺点有：一是外围电路元器件多，成本高，线路复杂，调试困难；同时各单体电池的均衡元器件一致性差异大，均衡效果差等。二是如果选定的均衡电压低于过充保护电压较多，当电池组过充保护后若所有单节电池电压均高于均衡电压，则所有的单体电池均会进行均衡放电，直到所有单体电池电压降到均衡电压点，这样会造成能量的浪费。 

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，简单方便的实现串联锂电池组充电电量均衡功能。 

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，包括运算处理及控制电路，用于整个芯片的数据处理及控制，能对所有采集的电池电压进行分析，并对最低的电池电压和充电均衡设置电压进行比较来确定较低的电压为最 终的均衡电压阈值； 

多个电压采集电路，每个电压采集电路分别用于采集对应的电池电压； 

充电均衡电压设置电路，其与外围的电阻配合后用来调节充电均衡电压阈值； 

均衡开关控制电路，根据上述运算处理及控制电路发出的控制数据，控制对应的开关管断开或闭合； 

电源处理电路，为芯片内部各部分工作提供电源。 

优选的，所述均衡开关控制电路的输出控制端设有用于抗干扰及延时的外接电容。 

优选的，所述均衡开关控制电路中还设有限流耗散电阻。 

优选的，还包括电池数量选择电路，其根据芯片的SEL引脚外接的电平选择3节或4节电池；若SEL引脚外接高电平，则选择3节电池；若SEL引脚外接低电平，则选择4节电池。 

优选的，多个所述芯片级联后实现多节串联锂电池组的电量均衡控制。 

本实用新型的有益效果：该芯片方案里均衡电压阈值根据采集电压和预设电压自动比较确定，可以减少能源浪费，同时该芯片外围电路元器件少，成本低，线路简单，调试方便；各单体电池的均衡元器件具有一致性，均衡效果好；可以简单方便的实现串联锂电池组充电电量均衡功能。 

附图说明

图 1 本实用新型的结构原理图。 

具体实施方式

本发明针对目前市场上锂电池保护板里电池电量均衡的缺点，实现了一种新型4节串联锂电池充电均衡控制芯片，同时能自动检测所有电池的电压，并与设置的均衡电压进行比较，当串联电池组里所有电池电压均高于均衡电压点时，则将所有电池电压均衡到最低一节电池电压时即停止均衡，当电池组里面有一节或几节低于均衡电压点时，则将高于均衡电压点的电池均衡到均衡电压点时停止均衡。通过芯片的SEL引脚可以选则本芯片应用于3节或4节电池，通过少数几颗芯片级联，就可以满足目前3-16节甚至更多节串联锂电池组的电量均衡控制。 

图1中，右边方框里为本发明芯片，主要有9部分电路组成：运算处理及控制电路105是本芯片的核心部分，负责整个芯片的数据处理及控制；电压采集电路101负责采集第一节电池BAT1的电压，电压采集电路102负责采集第二节电池BAT2的电压、电压采集电路103负责采集第三节电池BAT3的电压，电压采集电路104负责采集第四节电池BAT4的电 压；充电均衡电压设置电路106配合外围的电阻R5，可以调节充电均衡电压阈值；电池数量选择电路107根据SEL外接的电平选择3节或4节电池，若SEL外接高电平，则选择3节电池，这时外围需将引脚B3和B4短接，若SEL外接低电平，则选择4节电池；均衡开关控制电路108根据运算处理及控制电路105发出的控制数据，控制对应的开关管是断开还是闭合；CQ1为第一节电池均衡开关控制端的外接电容，起抗干扰及延时作用，CQ2为第二节电池均衡开关控制端的外接电容，起抗干扰及延时作用，CQ3为第三节电池均衡开关控制端的外接电容，起抗干扰及延时作用，CQ4为第四节电池均衡开关控制端的外接电容，起抗干扰及延时作用；电源处理电路109为供芯片内部各部分工作提供电源；Q1为第一节电池对应的均衡开关管，Q2为第二节电池对应的均衡开关管，Q3为第三节电池对应的均衡开关管，Q4为第四节电池对应的均衡开关管，R1、R2、R3、R4分别为对应均衡电路的限流耗散电阻。 

 整个电路的工作方式为：运算处理及控制电路105将读取电压采集电路101、102、103、104采集的每节电池的电压，并对最低的电池电压和充电均衡电压设置电路106设置的均衡电压点进行比较来确定较低的电压为最终的均衡电压阈值；当其中某一节或几节电池的电压高于均衡电压点时，则通过均衡开关控制电路108将电压高于均衡电压点的电池均衡电路开关管打开，通过开关管及与其串联的电阻进行放电，起到均衡的作用。当所有的电池电压都高于电压均衡点时，则将所有电池电压放电均衡到最低一节电池电压时即停止均衡，当电池组里面有一节或几节低于均衡电压点时，则将高于均衡电压点的电池均衡到均衡电压点时停止均衡。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，其特征在于，包括运算处理及控制电路，用于整个芯片的数据处理及控制，能对所有采集的电池电压进行分析，并对最低的电池电压和充电均衡设置电压进行比较来确定较低的电压为最终的均衡电压阈值；

多个电压采集电路，每个电压采集电路分别用于采集对应的电池电压；

充电均衡电压设置电路，其与外围的电阻配合后用来调节预设的充电均衡电压阈值；

均衡开关控制电路，根据上述运算处理及控制电路发出的控制数据，控制对应的开关管断开或闭合；

电源处理电路，为芯片内部各部分工作提供电源。

2.如权利要求1所述的一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，其特征在于，所述均衡开关控制电路的输出控制端设有用于抗干扰及延时的外接电容。

3.如权利要求1所述的一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，其特征在于，所述均衡开关控制电路中还设有限流耗散电阻。

4.如权利要求1所述的一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，其特征在于，还包括电池数量选择电路，其根据芯片的SEL引脚外接的电平选择3节或4节电池；若SEL引脚外接高电平，则选择3节电池；若SEL引脚外接低电平，则选择4节电池。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种新型串联锂电池组充电电量均衡控制芯片，其特征在于，多个所述芯片级联后实现多节串联锂电池组的电量均衡控制。

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