专利名称：一种动力电池平衡充电方法及动力电池平衡电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力电池平衡充电方法及动力电池平衡电路。
背景技术：
目前，业界在针对多串电池不平衡的充电作法，一般包括两个芯片，一个芯片包括电压检测分析比较电路，平衡切换电路两个部分，另一个芯片为电源管理及保护芯片。电压检测分析比较电路用于检测电池组的内的各个电池单元的电压是否在允许的范围内，当电池组内的某一个电池单元电压不平衡时，其中只要有一个电池单元达到充电标准时，平衡切换电路在电源管理及保护芯片的控制下，对电池组内其它的电压高的电池单元先进行放电，使电池保持平衡，达到整个电池组的电压都在预设电压范围内( 一般为在3. 3V到4. 2V范围)时，再通过补电电池组对电池组进行充电。但是，电池组在充电时，都是动态的，所以这种作法会有一些问题存在一是只能在电池组需要充电时才可以使用此平衡功能，不能在放电时采用平衡功能；二是电池组在动态时放电可能会造成新的不平衡，使充电时间变长(一般8个电池单元构成的一组电池组，充电时间大约需要60分钟)；三是由于采用先放电压高的电池单元的电压，这样会在放电的过程中产生大量的热量，这样就限制了平衡切换电路的放电电流不能过大(一般为lOmA)，否则产生的热量会烧毁包括有电压检测分析比较电路和平衡切换电路的芯片，因此，对于大容量电池目前的平衡电路是不能满足要求的，如要满足大容量的电池，则芯片的制作成本就会相当地高。
发明内容
本发明是对现有平衡充电电路中的平衡切换电路的改进，提供一种充电时间短，且不会影响电池组内其它电池单元放电的动力电池平衡充电方法。 本发明的另一个目的是，提供一种动力电池平衡电路，该电路具有能精确的控制电池补电的电量；补电电流大，效率高；补电条件可以灵活调整的特点。 本发明的动力电池平衡充电方法，完全颠覆了目前平衡电路的原理和理念，与目前的平衡方式刚好相反，电池组充放电时对电压低的电池进行补电，补电部分由平衡辅助电池来完成，平衡辅助电池有它单独的保护电路。 本发明的具体技术方案是提供一种动力电池平衡方法，由电压检测分析比较电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，并对该电池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充，以此类推，对其它电池单元进行充电。
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本发明提供的一种动力电池平衡电路，包括电压检测分析比较电路、平衡切换电
路、内部恒流源电路(LD0)及电源管理及保护芯片，所述电压检测分析比较电路实时检测
电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护
芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，
且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，通过切换电路将补电电池与该电池
单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的
范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一
个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，并对该电
池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充，以此
类推，对其它电池单元进行充电；所述恒流源电路(LD0)为电压检测分析比较电路、平衡切
换电路提供电源。 所述预定电压值为3. 3V。 所述电池组为8个独立电池并联构成的。 本发明有以下优点 1.可以在电池充电和放电时都能使用，使平衡效率大大提高。 2.能精确的控制电池补电的电量，因为在充电时补电相当于给电池电压低的电池加大充电电流，当电压上来到正常范围时可以精确停止。放电时对低电压电池补电可以明显的延长放电时间，使所有的电池同时达到过放保护点。 3.补电电流大，可以达到1000Ma-3000mA，效率高，一个电池单元只需10分钟左右
就可以完成补电，不需要先放电再补电，这样不仅环保还不浪费能源。 4.补电条件可以进行灵活的调整。 5.可以充、放电合用，并可设定电压起始点，延长放电时间。
6.补电电压和补电电流可以根据电池单元的容量灵活设计。
图1是本发明一种实施例电路原理结构示意图。
图2是图1中的平衡切换电路的原理结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图，对发明进行更详细的解释。 本发明提供的一种动力电池平衡方法，由电压检测分析比较电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，并对该电池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充，以此类推，对其它电池单元进行充电。
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请参见图l，本发明提供的一种动力电池平衡电路，包括电压检测分析比较电路、平衡切换电路、内部恒流源电路(LD0)及电源管理及保护芯片，所述电压检测分析比较电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，并对该电池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充，以此类推，对其它电池单元进行充电；所述恒流源电路(LD0)为电压检测分析比较电路、平衡切换电路提供电源。 在下图l所示的8串电池组中，为了提高可靠性将用市面上使用量最大的电源管理IC作为本发明中的电源管理，电源管理保护IC，图中将电源管理IC和保护IC画在一起)也是用常规方案，只是在电池串数太多时对电压检测和平衡电路上做了一个扩展，以满足电池组达到20串以上或更多时的要求。M0S管Q1和M0S管Q2为充放电M0S管。通讯接口从SMBD和SMBC输出。另外一个IC就是我们公司的平衡IC，其内部包括电压检测分析比较电路，平衡切换电路，内部恒流源电路，单节电池保护电路以及单节电池充电电路，电压检测分析电路对多节电池单元的电压检出后进行一系列的比较，归类整合处理经后，送给平衡电路和电源管理电路，送到电源管理部分的会对检测数量进行简化，减少检测脚，以达到与电源管理IC的脚位数的匹配。送到平衡切换电路后，平衡切换电路会对所有电压作一个以较评判，找出其中电压最低的电池单元(cell)，从内部通过平衡切换电路将补电电池与电压最低的电池单元(cell)接通，对电压最低的电池单元(cell)进行补电。当补电电压达到平均电压和最高电压电池的范围时，停止动作，平衡切换电路与电压检测分析电路将进行再一次的检测，确定另一个电压最低的电池单元(cell)，并对其补电直止充满。当电池充满电后平衡IC可以继续动作，直到所有电池最平衡为止。当电池放电时平衡切换电路可以设定在3. 3V后开始动作，向最低电压电池开始补电，使所有电池单元都能得到欠压保护，让放电时间更长。 图2为平衡切换电路内部结构原理图，检测分析比较电路的检测结果进入平衡切换电路后，在平衡切换电路内部(也可以设计成非集成状态，采用独立元器件来实现)对应于每一个电池单元会有两个MOS管与检测分析比较电路相接，其中一个为补电时正极导通， 一个为负极导通，每组MOS管工作时，只补电时正极导通的那个MOS管导通，另一个MOS管关掉。补电时正极导通的那个MOS管的脚通平衡切换电路与补电电池相连。这样就可以对其中一个电池单元进行充电，本发明很好的解决了电池平衡的问题。当电池组串数增加时，只要增加检测平衡IC的数量就能解决整体方案的检测和平衡问题；如此，可使成本降低得更低。
权利要求
一种动力电池平衡方法，其特征在于由电压检测分析比较电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元(cell)，并对该电池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充，以此类推，对其它电池单元进行充电。
2. 根据权利要求1所述的动力电池平衡方法，其特征在于所述预定电压值为3. 3V。
3. 根据权利要求1或2所述的动力电池平衡方法，其特征在于所述电池组为8个独 立电池并联构成的。
4. 一种动力电池平衡电路，其特征在于包括电压检测分析比较电路、平衡切换电路、 内部恒流源电路(LD0)及电源管理及保护芯片，所述电压检测分析比较电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果 分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作 比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元 (cell)，通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单 元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进 行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池 组中电压最低的电池单元(cell)，并对该电池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电 压或最高电压电池的范围时，停止补充，以此类推，对其它电池单元进行充电；所述恒流源 电路(LD0)为电压检测分析比较电路、平衡切换电路提供电源。
5. 根据权利要求4所述的动力电池平衡方法，其特征在于所述预定电压值为3. 3V。
6. 根据权利要求4或5所述的动力电池平衡方法，其特征在于所述电池组为8个独 立电池并联构成的。
全文摘要
一种动力电池平衡充电方法及动力电池平衡电路，该电路包括电压检测分析比较电路、平衡切换电路、内部恒流源电路及电源管理及保护芯片，所述电压检测分析比较电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元，通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充；以此类推，对其它电池单元进行充电。本发明具有能精确的控制电池补电的电量；补电电流大，效率高；补电条件可以灵活调整的优点。
文档编号H01M10/42GK101764268SQ20101004275
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者李武岐 申请人:欣旺达电子股份有限公司