专利名称：一种锂离子电池组均衡电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池组均衡电路。
背景技术：
锂离子电池以高能量密度、体积小、重量轻等优势，在手机、笔记本电脑市场，它已 经完全取代其他电池，拥有100%的占有率；目前，锂离子电池正迅速延伸入电动工具、电 动自行车、及其他的应用中，它广阔的市场前景也越来越得到业界的认同。然而与镍氢、镍 镉、铅酸电池相比，要更快地推动锂离子电池的应用和发展，我们就必须不断提高它的安全 性和使用寿命。本文将从充电器角度，讨论一种新型的平衡充电解决方案以提高锂离子电 池的安全性，延长电池使用寿命，同时降低整套系统的成本。锂离子电池组串联使用时容量不均衡的问题大大限制其广泛应用，加入均衡电路 的有效的解决方法，龙其是对于大容量的锂电池组价格昂贵，更是需要有效可靠的均衡电 路与均衡策略，可以说，要实现大容量锂离子电池在大功率场合的广泛应用，电池单体的有 效均衡是目前的技术瓶颈之一。一、国内外锂离子电池组均衡电路的研究现状均衡电路的研究随着电池的广泛使用就早已经起步，早期的均衡主要是用分流电 阻业进行的，效率较低，但因为简单可靠，至今仍是工业界常用的均衡方法，很多的公司也 为此开发了专用芯片，美国的INTERSIL公司最近研发的一系列芯片ISL9208/16/17可以做 到最多12节串联的小容量锂离子电池均衡，近年，无损式均衡的研究十分活跃，尤其是美 国、日本、中国台湾，提出了很多的拓扑的控制方案。哈尔滨工业大学等对电池的均衡工作 也作了较深的研究。二、锂离子电池组均衡电路拓朴的研究现状(—)对于小容量、低电压的应用场合，电阻分流法因为其实简单，成本低廉成为 最主流的方案，但在大容量、高电压的场合这种方安案能量损耗太太，显然是不可取的。如 果可以将能量过高的电池单体的能量直接回馈纵然能量不足的电池，可以有效的减少电池 组的损耗，基于这一思想用继电器网络配合输助充电电路或者传递能量的电容实现的均衡 电路在超级电容大巴车中已经用所应用，可是继电器网络和连线十分复杂，其控制精度和 动太性能也很难得到保证。(二)对于非损耗型均衡电路方案，目前国内外的研究生主要集中在两方面开关 电容法和DC-DC变流器法。1、开关电容法利用开关与容的组合实现能量在相邻电池中的传递补(如图片示)，直到所有电 池达到统一的电压，这种方法损耗很小，但却存在以下几个问题(1)、由于没有传感大，当有异常情况时可靠件不能保证(2)、均衡的效率较低，不适合天大电流充电时的快速均衡(3)、相邻电池电压差很小时，均衡时间将非常长
2、DC-DC 变流器法利天电力电子的方法进行均衡，按结构可分为集中式和分布式两种，从理论上讲 没有损耗，是现在锂电池均衡研究的主流方案，DC-DC变换器方案有多种拓扑，当前应用的 变换器均衡方案主要可分为(1)、集中式带变压器的均衡方案这种拓朴通过一个多输出的变压器，将能量传递到电压最低的电池中，初级和次 级采用正激和反激结构比较多，如图所示，这种结构的主要优点是均衡效率很高，速度很 快，但是其缺点也很明显，次级绕组很难匹配，变压器的漏感所造成的电压差也很难补偿， 不易于模块化，开关管耐压高等，故实际应用困难O)、分布式均衡方案分布式的结构是在每个电池单体两端并联一个均衡电路，属于放电式均衡，即能 量过高的电池向整个电也组或其余些电池放电。其特点是易于模块化，不足之处在于器件 较多，分布式均衡方案从拓朴结构上来讲可分为隔离型和非隔离型两类。1)隔离型拓朴在隔离型拓朴中，反激式结构最为常用，其优点是均衡效率高、开关元件的电压等 级与串联级数无关，适合于电动汽车等串联电池单体数量多的电池组均衡。主要缺点是变 压器效率不高，有漏问题，多个副边参数一致性困难。2)非隔离型拓朴基于相邻电池间均衡的双向无变压器结构简单，在串联电池单体数目较少的应用 场合非常合适。
发明内容
本发明需解决的问题是提供一种使用寿命长、安全性高、效率高的锂离子电池组 均衡电路。为了实现上述目的，本发明设计出一种锂离子电池组均衡电路，包括整流电路和 与整流电路连接的滤波电路，还包括有变压器电路、控制电路和输出电路，所述的变压器电 路连接在滤波电路和输出电路之间，所述的控制电路分别与变压器电路和输出电路连接。所述的变压器电路包括变压器TRl、电阻R2、R3、电容C4、C5、C6、C7、二极管D5、D6、 D8、电感L2、发光二极管LED1，所述的变压器TRl包括有第一初级绕组、第二初级绕组和一 个次组绕组，变压器TRl的第一初级绕组分别与电阻R2、R3、电容C6和二极管D5连接，变 压器TRl的第二初级绕组分别二极管D6、电容C4、C5连接，变压器TRl的次组绕组与二极 管D8、电容C7、发光二极管LEDl连接，二极管D8与电感L2的一端连接，电感L2的另一端 与输出电路连接。所述的控制电路包括控制芯片U2、光控芯片Ul、三极管Ql、可控硅U3、电阻R4、R6、 R7、R8，控制芯片U2的4脚与光控芯片Ul连接，控制芯片U2的5 8脚连接在一起并与变 压器TRl的第一初级绕组连接，光控芯片Ul与三极管Q1、可控硅U3分别连接。所述的输出电路包括有电阻R11、R12、R18和电容C9，电阻R11、R12、R18串联连接 后并联在输出端之间，电容C9并联于输出端之间。本发明锂离子电池组均衡电路由于常规锂电池充电器是对整个串联电池一起充电，如长时间循环充放电，容易造成各单电池电压偏差，影响电池的使用寿命。而这种分别 对单节电池充电，可以减少这种电压偏差，而且各电池电压一致性，均衡性比较好，提高了 锂离子电池组的利用效率和使用寿命。
图1是本发明锂离子电池组均衡电路的电路示意图。
具体实施例方式为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明的结构 原理作进一步的详细描述如图1所示，为本发明锂离子电池组均衡电路的具体实施例，包括整流电路和与 整流电路连接的滤波电路，还包括有变压器电路、控制电路和输出电路，所述的变压器电路 连接在滤波电路和输出电路之间，所述的控制电路分别与变压器电路和输出电路连接。所 述的变压器电路包括变压器TRl、电阻R2、R3、电容C4、C5、C6、C7、二极管D5、D6、D8、电感 L2、发光二极管LED1，所述的变压器TRl包括有第一初级绕组、第二初级绕组和一个次组绕 组，变压器TRl的第一初级绕组分别与电阻R2、R3、电容C6和二极管D5连接，变压器TRl 的第二初级绕组分别二极管D6、电容C4、C5连接，变压器TRl的次组绕组与二极管D8、电容 C7、发光二极管LEDl连接，二极管D8与电感L2的一端连接，电感L2的另一端与输出电路连 接。所述的控制电路包括控制芯片U2、光控芯片U1、三极管Q1、可控硅U3、电阻R4、R6、R7、 R8，控制芯片U2的4脚与光控芯片Ul连接，控制芯片U2的5 8脚连接在一起并与变压 器TRl的第一初级绕组连接，光控芯片Ul与三极管Q1、可控硅U3分别连接。所述的输出电 路包括有电阻R11、R12、R18和电容C9，电阻R11、R12、R18串联连接后并联在输出端之间， 电容C9并联于输出端之间。上述实施例仅是单节锂电池充电原理，如串联多少个电池，就需要多少个电源，每 个电源都是独立的。如为13串电池(单节电池电压为3. 7V)，就需13个同样的电源，13个 电源可分二块电源板放置。上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域技 术人员根据本发明的构思，所做出的适当变通或修改，都应在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种锂离子电池组均衡电路，包括整流电路和与整流电路连接的滤波电路，其特征 是还包括有变压器电路、控制电路和输出电路，所述的变压器电路连接在滤波电路和输出 电路之间，所述的控制电路分别与变压器电路和输出电路连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池组均衡电路，其特征是所述的变压器电路包括 变压器TR1、电阻R2、R3、电容C4、C5、C6、C7、二极管D5、D6、D8、电感L2、发光二极管LED1， 所述的变压器TRl包括有第一初级绕组、第二初级绕组和一个次组绕组，变压器TRl的第一 初级绕组分别与电阻R2、R3、电容C6和二极管D5连接，变压器TRl的第二初级绕组分别二 极管D6、电容C4、C5连接，变压器TRl的次组绕组与二极管D8、电容C7、发光二极管LEDl连 接，二极管D8与电感L2的一端连接，电感L2的另一端与输出电路连接。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池组均衡电路，其特征是所述的控制电路包括控 制芯片U2、光控芯片U1、三极管Q1、可控硅U3、电阻R4、R6、R7、R8，控制芯片U2的4脚与光 控芯片Ul连接，控制芯片U2的5 8脚连接在一起并与变压器TRl的第一初级绕组连接， 光控芯片Ul与三极管Q1、可控硅U3分别连接。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池组均衡电路，其特征是所述的输出电路包括有 电阻R11、R12、R18和电容C9，电阻R11、R12、R18串联连接后并联在输出端之间，电容C9并 联于输出端之间。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池组均衡电路，包括整流电路、滤波电路、变压器电路、控制电路和输出电路，所述的滤波电路与整流电路连接，所述的变压器电路连接在滤波电路和输出电路之间，所述的控制电路分别与变压器电路和输出电路连接。本发明锂离子电池组均衡电路具有使用寿命长、安全性高、效率高等优点。
文档编号H02J7/00GK102074989SQ20101062458
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者奉平, 蒋涛 申请人:东莞市海拓伟电子科技有限公司