一种电池均衡器及其应用

一种电池均衡器及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池均衡器及其应用，属于电池管理技术领域。
【背景技术】
[0002]现在大容量的锂离子电池组应用已日趋广泛，各单元电池之间的均衡问题也显得尤为重要。目前低端的电池均衡器功耗都比较大，因此均衡功率也就无法做大，而且只能对充电常态下接近过充点时起均衡作用，对放电状态无能为力；高端的均衡器因其控制相当复杂，生产和使用成本都很高，其价格有时超过电池组的价格，此外，其静态耗电高也是它的一个较大缺陷。
[0003]公布号为CN104508940A的专利公开了一种单元电池平衡设备和平衡方法，其所述的电池平衡设备功率部分也采用了开关电源技术中的DC/DC双向变换电路，但其控制线路决定了它们不能对被均衡的两电池连接点直接采样，必须经过平均和运算得到采样电压，这样就失去了采样电压的真实性和准确性，而且其成本也会非常高。公布号为CN102403764A的专利公开了一种锂电池均衡电路，所述的均衡电路因为其驱动方式和功率管极性选择问题，很容易存在充电故障，甚至烧毁。此外，上述2个专利公开的技术方案，控制部分均不具有关闭/休眠功能，会存在较为严重的静态损耗问题。
[0004]有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种电池均衡器及其应用，本案由此产生。

【发明内容】

[0005]本发明的目的是提供一种电池均衡器及其应用，具有均衡效果好、功耗小，特别是静态损耗低等特点。
[0006]为了实现上述目的，本发明的解决方案是:
一种电池均衡器，包括依次相连的控制电路、驱动电路和功率电路，其中，所述控制电路包括PWM控制器，分别与PWM控制器输入端相连的第一比较器和第二比较器，以及串接在均衡器正负极之间的2个阻值相等的第一电阻和第二电阻，所述第一比较器的同向输入端和第二比较器的反向输入端之间串接有第三电阻和第四电阻，第三电阻、第四电阻的公共端和均衡器中端相连，第一比较器反向输入端、第二比较器同向输入端均与第一电阻、第二电阻的公共端相连。
[0007]作为优选，所述第一比较器和第二比较器输出端进一步串接有2个相向设置的二极管，2个二极管的负极通过第五电阻与第一三极管的基极相连，第一三极管的发射极与均衡器中端相连，第一三极管的集电极通过第六电阻与第二三极管的基极相连，第二三极管的发射极与均衡器正极相连，集电极分别与P丽控制器和驱动电路相连，为其供电，第二三极管的发射极和基极之间串接有第七电阻。
[0008]作为优选，所述驱动电路采用图腾柱电路，图腾柱电路具有较强的MOS管驱动能力。
[0009]作为优选，所述第一比较器和第二比较器均采用电压比较器或者运算放大器。
[0010]作为优选，所述功率电路包括第一MOS管、第二 MOS管，以及与第一 MOS管源极和第二 MOS管漏极相连的电感线圈，所述电感线圈的另一端与均衡器中端相连，第一 MOS管漏极与均衡器正极相连，第二 MOS管源极与均衡器负极相连。2个MOS管作为开关器件，与电感线圈组成DC/DC双向变换电路，实现超低损耗。
[0011]上述电池均衡器工作原理:均衡器正负极分别与2个串接电池的正负极相连，均衡器中端与2个电池的连接点相连。第一比较器和第二比较器的正反输入端分别连接均衡器中端和第一电阻、第二电阻公共端，当中端电位偏离电阻公共端电位时，通过2个比较器输出端输出的高低电平变化去控制PWM控制器的占空比，进而通过驱动电路控制第一MOS管和第二 MOS管的开/关，将中端电位拉回到第一电阻、第二电阻公共端的电位，从而实现电池组(2个电池)的均衡；当中端电位与电阻公共端电位相等时，第一比较器和第二比较器的输出端均为低电平，通过第一三极管和第二三极管控制PWM控制器和驱动电路的供电电源，使其进入休眠状态，降低损耗。
[0012]一种具有电池均衡器的电池组，包括N个相互串接的电池，以及N-1个与电池相连的电池均衡器，其中，N大于等于2，所述电池均衡器正极、中端分别与对应电池的正极、负极相连，电池均衡器负极与下一个电池的负极相连，所述电池均衡器采用上述结构的均衡器。
[0013]本发明所述的具有电池均衡器的电池组采用三线式(正极、中端和负极)结构连接，使串联电池组中相邻两个电池电压保持相等，达到整个电池组地均衡。
[0014]以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
【附图说明】
[0015]图1为实施例1的均衡器电路原理图；
图2为实施例1的具有均衡器的电池组结构示意图；
图3为实施例2的均衡器电路原理图；
图4为实施例2的具有均衡器的电池组结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
如图1所述，一种电池均衡器，包括依次相连的控制电路、驱动电路和功率电路，其中，所述控制电路包括PWM控制器，分别与PWM控制器输入端相连的第一比较器Ul和第二比较器U2，以及串接在均衡器正负极之间的第一电阻Rl和第二电阻R2，其中第一电阻Rl和第二电阻R2阻值相等。所述第一比较器Ul的同向输入端和第二比较器U2的反向输入端之间串接有第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3、第四电阻R4的公共端和均衡器中端(O端)相连，第一比较器Ul反向输入端、第二比较器U2同向输入端均与第一电阻R1、第二电阻R2的公共端(C端)相连。所述第一比较器Ul和第二比较器U2输出端进一步串接有2个相向设置的二极管Dl、D2，2个二极管的负极通过第五电阻R5与第一三极管BGl的基极相连，第一三极管BGl的发射极与均衡器中端相连，第一三极管BGl的集电极通过第六电阻R6与第二三极管BG2的基极相连，第二三极管BG2的发射极与均衡器正极相连，集电极分别与PWM控制器和驱动电路相连，为其供电，第二三极管BG2的发射极和基极之间进一步串接有第七电阻R7。通过第一三极管BGl和第二三极管BG2控制HVM控制器和驱动电路的供电电源，在电池处于均衡状态时，使其进入休眠状态，降低损耗。在本实施例中，所述第一比较器Ul和第二比较器U2均采用电压比较器，根据实际电参数，第一比较器Ul和第二比较器U2也可以采用运算放大器。
[0017]所述驱动电路采用经典的图腾柱电路，图腾柱电路具有较强的MOS管驱动能力。
[0018]所述功率电路包括第一MOS管Ql、第二MOS管Q2，以及与第一MOS管Ql源极和第二MOS管Q2漏极相连的电感线圈L，所述电感线圈L的另一端与均衡器中端(O端)相连，第一 MOS管Ql漏极与均衡器正极相连，第二 MOS管Q2源极与均衡器负极相连。第一 MOS管Ql、第二 MOS管Q2作为开关器件，与电感线圈L组成经典的DC/DC双向变换电路，实现超低损耗。
[0019]上述电池均衡器工作原理:均衡器正负极分别与2个串接电池的正负极相连，均衡器中端(O端)与2个电池的连接点相连。第一比较器Ul和第二比较器U2的正反输入端分别连接O端和C端，当O端电位偏离电阻C端时，通过2个比较器输出端输出的高低电平变化去控制PWM控