锂电池的平衡保护电路的制作方法

锂电池的平衡保护电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及锂电池的平衡保护电路，其包括：采样电路、平衡电路、欠压保护电路、比较电路、驱动电路、第一基准电压、第二基准电压、电源电压和状态输出电路；比较电路，用于将第一基准电压和第二基准电压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第一电平信号；状态输出电路，用于根据所有比较电路输出的第一电平信号，输出一第二电平信号；驱动电路，用于根据第二电平信号和对应的第一电平信号，判断是否向对应的平衡电路输出驱动信号；平衡电路，用于根据对应的驱动信号，控制对应的锂电池的正极与负极连接，以使对对应的锂电池进行放电处理。本发明具有制作成本低的优点。
【专利说明】锂电池的平衡保护电路

【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂电池的保护电路技术，具体涉及多串锂电池的保护电路技术。

【背景技术】
[0002] 现在市场上多串锂离子电池的保护电路有以下几个情况：
[0003] 1.硬件采集电路和MCU控制；
[0004] 2.单颗多串1C采集和控制；
[0005] 3.多颗单节级联1C采集和控制；
[0006] 方案1软硬件结合，增加了电路的复杂性，成本高昂；方案2受限制于1C的功能， 节数受到限制（虽然它最大可以检测到η节电池串联，但是并不一定能从2-n节都能用）， 或者只能充电末端平衡（即在单节电池快充满情况下才启动平衡电路）；方案3同样是成 本高，或者只有末端平衡功能。
[0007] 由于锂离子电池包中单体电池的一致问题导致单体电池过充和过放情况，市场上 的保护电路只是针对单体电池电压压差比较小的问题能够处理，长期的积累，单体电池电 压压差将会逐渐增大，在整个的充放电过程完成后，电池还是没有达到电压平衡，使得多串 锂离子电池包电路保护板的平衡电路逐渐失效，同时电池串的输出功率减少，电池包的使 用寿命减短。


【发明内容】

[0008] 本发明的目的在于提出一种锂电池的平衡保护电路，其能解决成本高的问题。
[0009] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0010] 一种锂电池的平衡保护电路，所述锂电池的数量至少为二个，且所有锂电池串联 连接，所述平衡保护电路包括：均与所述锂电池的数量相同且与所述锂电池一一对应连接 的采样电路、平衡电路、欠压保护电路、比较电路和驱动电路、一第一基准电压、一第二基准 电压、一电源电压和一状态输出电路；
[0011] 所述采样电路，用于获取对应的锂电池的采样电池电压；
[0012] 所述欠压保护电路，用于判断对应的锂电池的采样电池电压是否大于所述第一基 准电压，若是，则与对应的平衡电路断开连接，若否，则控制对应的平衡电路中的锂电池的 正极与负极断开连接；
[0013] 所述比较电路，用于将第一基准电压和第二基准电压分别与对应的锂电池的采样 电池电压进行比对，并输出一第一电平信号；
[0014] 所述状态输出电路，用于根据所有比较电路输出的第一电平信号，输出一第二电 平?目号；
[0015] 所述驱动电路，用于根据第二电平信号和对应的第一电平信号，判断是否向对应 的平衡电路输出驱动信号；
[0016] 所述平衡电路，用于根据对应的驱动信号，控制对应的锂电池的正极与负极连接， 以使对对应的锂电池进行放电处理；
[0017] 所述电源电压，用于为采样电路、欠压保护电路、比较电路和状态输出电路提供工 作电压。
[0018] 本发明的另一种锂电池的平衡保护电路，所述锂电池的数量至少为二个，且所有 锂电池串联连接，所述平衡保护电路包括：均与所述锂电池的数量相同且与所述锂电池 一一对应连接的采样电路、平衡电路和欠压保护电路、至少一个初级控制比较电路、一末级 控制比较电路、一基准电压输出电路和一电源电压；
[0019] 至少一个初级控制比较电路分别记为第1级控制比较电路、第2级控制比较电 路、……、第N级控制比较电路，1且为自然数；所述初级控制比较电路包括初级比较电 路、初级第一状态输出电路、初级第二状态输出电路、初级控制电路和初级驱动电路；其中， 第1级控制比较电路由所述电源电压提供工作电压；
[0020] 末级控制比较电路包括末级比较电路、末级状态输出电路和末级驱动电路；
[0021] 初级比较电路、初级驱动电路、末级比较电路和末级驱动电路的数量均与锂电池 的数量相同并且分别与锂电池一一对应连接；
[0022] 所述基准电压输出电路，用于输出（N+2)个基准电压，所述（N+2)个基准电压分别 记为第1基准电压、第2基准电压、……、第N+2基准电压；第1基准电压〈第2基准电压 <……〈第N+2基准电压；
[0023] 所述采样电路，用于获取对应的锂电池的采样电池电压；
[0024] 所述欠压保护电路，用于判断对应的锂电池的采样电池电压是否大于所述第1基 准电压，若是，则与对应的平衡电路断开连接，若否，则控制对应的平衡电路中的锂电池的 正极与负极断开连接；
[0025] 所述多个初级控制比较电路依次用于根据对应的锂电池的采样电池电压，判断是 否控制对应的平衡电路对对应的锂电池进行放电处理，具体如下：
[0026] 所述第1级控制比较电路，用于通过其初级比较电路将第1基准电压和第2基准 电压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第11初级电平信号；通过其 初级第一状态输出电路根据所有第11初级电平信号输出一第12初级电平信号；通过其初 级第二状态输出电路根据所有第11初级电平信号输出一第13初级电平信号；通过其初级 控制电路根据第12初级电平信号和第13初级电平信号判断是否向对应的初级驱动电路输 出第11初级驱动信号，以及判断是否向第2级控制比较电路提供工作电压；通过其初级驱 动电路根据第11初级驱动信号和第11初级电平信号，判断是否向对应的平衡电路输出第 12初级驱动信号；
[0027] 所述第2级控制比较电路，用于通过其初级比较电路将第2基准电压和第3基准 电压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第21初级电平信号；通过其 初级第一状态输出电路根据所有第21初级电平信号输出一第22初级电平信号；通过其初 级第二状态输出电路根据所有第21初级电平信号输出一第23初级电平信号；通过其初级 控制电路根据第22初级电平信号和第23初级电平信号判断是否向对应的初级驱动电路输 出第21初级驱动信号，以及判断是否向第3级控制比较电路提供工作电压；通过其初级驱 动电路根据第21初级驱动信号和第21初级电平信号，判断是否向对应的平衡电路输出第 22初级驱动信号；
[0028] ......;
[0029] 所述第N级控制比较电路，用于通过其初级比较电路将第N基准电压和第N+1基 准电压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第N1初级电平信号；通过 其初级第一状态输出电路根据所有第N1初级电平信号输出一第N2初级电平信号；通过其 初级第二状态输出电路根据所有第N1初级电平信号输出一第N3初级电平信号；通过其初 级控制电路根据第N2初级电平信号和第N3初级电平信号判断是否向对应的初级驱动电路 输出第N1初级驱动信号，以及判断是否向末级控制比较电路提供工作电压；通过其初级驱 动电路根据第N1初级驱动信号和第N1初级电平信号，判断是否向对应的平衡电路输出第 N2初级驱动信号；
[0030] 所述末级控制比较电路，用于通过其末级比较电路将第N+1基准电压和第N+2基 准电压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第一末级电平信号；通过 其末级状态输出电路根据所有第一末级电平信号输出一第二末级电平信号；通过其末级驱 动电路根据第二末级电平信号和对应的第一末级电平信号判断是否向对应的平衡电路输 出末级驱动信号；
[0031] 所述平衡电路，用于根据对应的第12初级驱动信号或第22初级驱动信号或第N2 初级驱动信号或末级驱动信号，控制对应的锂电池的正极与负极连接，以使对对应的锂电 池进行放电处理；
[0032] 所述电源电压，用于为采样电路和欠压保护电路提供工作电压。
[0033] 优选的，所述采样电路包括第一至第五电阻和差分放大器，差分放大器的反相输 入端通过第三电阻与对应的锂电池的负极连接，差分放大器的正相输入端通过第四电阻与 对应的锂电池的正极连接，差分放大器的正相输入端还通过第五电阻接地，差分放大器的 反相输入端还通过第一电阻接地，差分放大器的反相输入端还通过第二电阻与差分放大器 的输出端连接，差分放大器的输出端输出对应的锂电池的米样电池电压。
[0034] 优选的，所述欠压保护电路包括第六至第九电阻、运算放大器和第一三极管，运算 放大器的反相输入端通过第六电阻与对应的锂电池的采样电池电压连接，运算放大器的正 相输入端通过第七电阻与第1基准电压连接，运算放大器的输出端通过第八电阻与第一三 极管的基极连接，运算放大器的输出端还通过第九电阻接地，第一三极管的发射极接地，第 一三极管的集电极与平衡电路的控制端连接。
[0035] 优选的，所述平衡电路包括光电耦合器、第十至第十二电阻和第一 M0S管，第一 M0S管的漏极通过第十一电阻与对应的锂电池的正极连接，第一 M0S管的源极与对应的锂 电池的负极连接，光电稱合器的三极管发射极输出端与第一 M0S管的栅极连接，光电f禹合 器的三极管发射极输出端还通过第十二电阻与对应的锂电池的负极连接，光电耦合器的三 极管集电极输入端通过第十一电阻与对应的锂电池的正极连接，光电耦合器的二极管输入 端均与对应的欠压保护电路的输出端和对应的驱动电路的输出端连接。
[0036] 优选的，所述初级比较电路包括第十三至第十六电阻、第一电压比较器、第二电压 比较器、第一二极管和第二二极管，第一电压比较器的正相输入端通过第十四电阻与第N 基准电压连接，第一电压比较器的反相输入端通过第十三电阻与所述采样电池电压连接， 第二电压比较器的反相输入端通过第十六电阻与第N+1基准电压连接，第二电压比较器的 正相输入端通过第十五电阻与所述米样电池电压连接，第一电压比较器的输出端与第一二 极管的阳极连接，第一二极管的阴极与初级第一状态输出电路的对应的输入端、对应的初 级驱动电路的第一输入端以及初级第二状态输出电路的对应的输入端连接；第二电压比较 器的输出端与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与第一二极管的阴极连接。
[0037] 进一步优选的，所述初级第一状态输出电路包括与锂电池的数量相同的第一状态 输出子电路，每一第一状态输出子电路包括第十七电阻、第十八电阻和第二三极管，第二三 极管的基极通过第十八电阻与对应的初级比较电路的输出端连接，第二三极管的基极还通 过第十七电阻与所述电源电压连接，第二三极管的集电极接地，第二三极管的发射极与初 级控制电路的第一输入端连接，其中一个第一状态输出子电路的第二三极管的发射极还通 过一第十九电阻与所述电源电压连接；
[0038] 所述初级第二状态输出电路包括与锂电池的数量相同的第三二极管和第二十三 电阻、第三三极管以及第二十至第二十二电阻，每一第三二极管与对应的一第二十三电阻 串联形成一串联支路，每一串联支路的一端与对应的初级比较电路的输出端连接，每一串 联支路的另一端与第三三极管的基极连接，第三三极管的基极通过第二十二电阻接地，第 三三极管的发射极通过第二十一电阻接地，第三三极管的发射极与初级控制电路的第二输 入端连接，第三三极管的集电极通过第二十电阻与所述电源电压连接；
[0039] 所述初级控制电路包括降压电路、第二十四至第三十七电阻、第三至第四M0S管、 第四至第六三极管、第四二极管、第五二极管、第一至第四电容、第三电压比较器和第四电 压比较器；所述降压电路用于将所述电源电压转换为一比对电压；第三电压比较器的反相 输入端通过第二十四电阻与所述比对电压连接，第三电压比较器的正相输入端与第二十五 电阻的一端连接，第二十五电阻的另一端作为本级的初级控制电路的第二输入端，第四电 压比较器的反相输入端与第二十六电阻的一端连接，第二十六电阻的另一端作为本级的初 级控制电路的第一输入端，第四电压比较器的正相输入端通过第二十七电阻与比对电压连 接，第三电压比较器的输出端通过第二十八电阻与第四三极管的基极连接，第四三极管的 基极通过第三十电阻接地，第四三极管的发射极接地，第四三极管的发射极通过第一电容 与对应的初级驱动电路的第二输入端连接，第四三极管的集电极与第二M0S管的栅极连 接，第四三极管的集电极通过第三十一电阻与第二M0S管的漏极连接，第二M0S管的源极 与对应的初级驱动电路的第二输入端，第四三极管的基极和第五三极管的基极均通过第 二十九电阻与第四电压比较器的输出端连接，第五三极管的基极通过第三十七电阻与第四 M0S管的源极连接，第五三极管的集电极接地且通过第二电容与第三M0S管的源极连接，第 三M0S管的源极用于为下一级的初级控制比较电路提供工作电压，第五三极管的发射极通 过第三十二电阻与第三M0S管的漏极连接，第五三极管的发射极与第三M0S管的栅极连接， 第二M0S管的漏极和第三M0S管的漏极均与第四M0S管的源极连接，第四M0S管的漏极与 所述电源电压连接，本级的初级控制电路的第一输入端依次通过第四二极管和第三十四电 阻与第六三极管的基极连接，本级的初级控制电路的第一输入端依次通过第五二极管和第 三十五电阻与第六三极管的基极连接，第六三极管的基极通过第三十六电阻接地，第六三 极管的发射极接地且通过第三电容与第四M0S管的源极连接，第六三极管的集电极与第四 M0S管的栅极连接，第六三极管的集电极通过第三十三电阻与所述电源电压连接；
[0040] 所述初级驱动电路，包括第三十八至第四十二电阻、第六二极管和第七三极管，第 七三极管的集电极与第三十八电阻的一端连接，第三十八电阻的另一端作为初级驱动电 路的第二输入端，第七三极管的基极通过第三十九电阻与第六二极管的阴极连接，第六二 极管的阳极作为初级驱动电路的第一输入端，第七三极管的基极通过第四十一电阻接地， 第六二极管的阳极通过第四十电阻接地，第七三极管的发射极通过第四十二电阻接地，第 七三极管的发射极与对应的平衡电路的控制端连接。
[0041] 优选的，所述末级比较电路包括第四十三至第四十六电阻、第五电压比较器、第六 电压比较器、第七二极管和第八二极管，第五电压比较器的正相输入端通过第四十四电阻 与第N+1基准电压连接，第五电压比较器的反相输入端通过第四十三电阻与所述采样电池 电压连接，第六电压比较器的反相输入端通过第四十六电阻与第N+2基准电压连接，第六 电压比较器的正相输入端通过第四十五电阻与所述采样电池电压连接，第五电压比较器的 输出端与第七二极管的阳极连接，第七二极管的阴极与末级状态输出电路的对应的输入端 以及对应的末级驱动电路的第一输入端连接；第六电压比较器的输出端与第八二极管的阳 极连接，第八二极管的阴极与第七二极管的阴极连接。
[0042] 进一步优选的，所述末级状态输出电路包括与锂电池的数量相同的第九二极管和 第四十三电阻、第八三极管以及第四十四至第四十五电阻，每一第九二极管与对应的一第 四十三电阻串联形成一串联支路，每一串联支路的一端与对应的末级比较电路的输出端连 接，每一串联支路的另一端与第八三极管的基极连接，第八三极管的基极通过第四十五电 阻接地，第八三极管的发射极接地且通过第四电容与第五M0S管的源极连接，第五M0S管的 源极与末级驱动电路的第二输入端连接，第八三极管的集电极通过第四十四电阻与所述电 源电压连接且与所述第五M0S管的漏极连接，第八三极管的集电极与第五M0S管的栅极连 接；
[0043] 所述末级驱动电路，包括第四十八至第五十电阻、第十二极管和第九三极管，第 九三极管的集电极与第四十八电阻的一端连接，第四十八电阻的另一端作为末级驱动电 路的第二输入端，第九三极管的基极通过第四十七电阻与第十二极管的阴极连接，第十二 极管的阳极作为末级驱动电路的第一输入端，第九三极管的基极通过第四十九电阻接地， 第九二极管的阳极通过第四十六电阻接地，第九三极管的发射极通过第五十电阻接地，第 九三极管的发射极与对应的平衡电路的控制端连接。
[0044] 本发明具有如下有益效果：
[0045] 在充电、放电、静置三种情况下，实时控制锂电池的平衡情况，保证锂电池电压的 一致性，从而使锂电池串的寿命延长，容量输出提升，提高了锂电池串的稳定性和可靠性。 并且本发明无需使用MCU和1C，成本低。

【专利附图】

【附图说明】
[0046] 图1为本发明实施例一的锂电池的平衡保护电路的原理方框图；
[0047] 图2为本发明实施例二的锂电池的平衡保护电路的原理方框图；
[0048] 图3为图2中第1级控制比较电路与末级控制比较电路的连接结构示意图；
[0049] 图4为图2的采样电路的电路图；
[0050] 图5为图2的欠压保护电路的电路图；
[0051] 图6为图2的平衡电路的电路图；
[0052] 图7为图3的初级比较电路的电路图；
[0053] 图8为图3的初级第一状态输出电路的电路图；
[0054] 图9为图3的初级第二状态输出电路的电路图；
[0055] 图10为图3的初级控制电路的电路图；
[0056] 图11为图3的初级驱动电路的电路图；
[0057] 图12为图3的末级比较电路的电路图；
[0058] 图13为图3的末级状态输出电路的电路图；
[0059] 图14为图3的末级驱动电路的电路图。

【具体实施方式】
[0060] 下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本发明做进一步描述。
[0061] 实施例一
[0062] 如图1所示，一种锂电池的平衡保护电路，所述锂电池的数量至少为二个，且所有 锂电池串联连接。所述平衡保护电路包括：均与所述锂电池的数量相同且与所述锂电池 一一对应连接的采样电路、平衡电路、欠压保护电路、比较电路和驱动电路、一第一基准电 压、一第二基准电压、一电源电压和一状态输出电路。
[0063] 所述采样电路（可参考图4)，用于获取对应的锂电池的采样电池电压，所述采样 电池电压可以是锂电池的实际电压的一半。由于锂电池的正常电压范围为3-4. 2V，因此，第 一基准电压为1. 5V，第二基准电压为2. IV。第一基准电压和第二基准电压可由电源电压通 过电压转换电路变压而来。
[0064] 所述欠压保护电路（可参考图5)，用于判断对应的锂电池的采样电池电压是否大 于所述第一基准电压，若是，则与对应的平衡电路断开连接，以使平衡电路不受欠压保护电 路的控制，若否，则控制对应的平衡电路中的锂电池的正极与负极断开连接，以使平衡电路 对锂电池停止放电处理。
[0065] 所述比较电路（可参考图7或图12)，用于将第一基准电压和第二基准电压分别与 对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第一电平信号。例如，若采样电池电压在 第一基准电压和第二基准电压之间，则第一电平信号为低电平信号，否则为高电平信号。 [0066] 所述状态输出电路（可参考图13)，用于根据所有比较电路输出的第一电平信号， 输出一第二电平信号。例如，若所有的第一电平信号均为低电平信号，则第二电平信号也为 低电平信号，若其中有一第一电平信号为高电平信号，则第二电平信号为高电平信号。
[0067] 所述驱动电路（可参考图14)，用于根据第二电平信号和对应的第一电平信号，判 断是否向对应的平衡电路输出驱动信号。例如，第二电平信号为低电平信号，则说明对应的 第一电平信号也为低电平信号，驱动电路不输出驱动信号，若第二电平信号为高电平信号， 并且对应的第一电平信号为高电平信号，则驱动电路输出驱动信号至与其对应连接的平衡 电路。
[0068] 所述平衡电路（可参考图6)，用于根据对应的驱动信号，控制对应的锂电池的正 极与负极连接，以使对对应的锂电池进行放电处理，直到欠压保护电路判断到对应的锂电 池的采样电池电压小于或等于所述第一基准电压。
[0069] 所述电源电压，用于为采样电路、欠压保护电路、比较电路和状态输出电路提供工 作电压。电源电压可由直流电源提供，也可由市电经直流变压电路转换而来，或者由电源电 池提供。
[0070] 实施例二
[0071] 结合图2至图14所示，另一种锂电池的平衡保护电路，本实施例以两颗锂电池和 两级控制比较电路为例进行说明。两颗锂电池串联连接。所述平衡保护电路包括：二个采 样电路、二个平衡电路、二个欠压保护电路、一初级控制比较电路、一末级控制比较电路、一 基准电压输出电路和一电源电压VCC。
[0072] 由于本实施例的初级控制比较电路只有一个，所以为第1级控制比较电路。第1 级控制比较电路包括初级比较电路、初级第一状态输出电路、初级第二状态输出电路、初级 控制电路和初级驱动电路。第1级控制比较电路由所述电源电压提供工作电压。
[0073] 末级控制比较电路包括末级比较电路、末级状态输出电路和末级驱动电路。
[0074] 初级比较电路、初级驱动电路、末级比较电路和末级驱动电路的数量均与锂电池 的数量相同并且分别与锂电池一一对应连接。
[0075] 所述基准电压输出电路，用于输出3个基准电压，3个基准电压分别记为第1基准 电压、第2基准电压、第3基准电压。第1基准电压〈第2基准电压〈第3基准电压。由于 锂电池的正常电压范围为3-4. 2V，因此，第1基准电压为1. 5V，第2基准电压为1. 8V，第3 基准电压为2. IV。第1基准电压、第2基准电压和第3基准电压均可由电源电压VCC通过 电压转换电路变压而来。
[0076] 如图4所示，所述采样电路，用于获取对应的锂电池的采样电池电压。由于采样电 路的数量为2个，分别记为第1采样电路和第2采样电路。第1采样电路由电阻R1、电阻 R12至R14、差分放大器U1组成。第2采样电路由电阻R3至R7、差分放大器U11组成。具 体的连接关系以第2采样电路进行说明，差分放大器Ul 1的反相输入端通过电阻R3与对应 的锂电池的负极B1连接，差分放大器U11的正相输入端通过电阻R4与对应的锂电池的正 极B2连接，差分放大器U11的正相输入端还通过电阻R6接地，差分放大器U11的反相输入 端还通过电阻R7接地，差分放大器U11的反相输入端还通过电阻R5与差分放大器U11的 输出端连接，差分放大器U11的输出端输出对应的锂电池的采样电池电压BATV2。差分放大 器U11和差分放大器U1均有电源电压VCC供电。第1采样电路的连接结构与第2采样电 路的连接结构类似，区别仅在于第1采样电路的差分放大器U1的反相输入端通过电阻R12 直接接地，因此，可以省略一个反相输入端的一个接地电阻，这是由于端子B1接对应的锂 电池的正极，且该锂电池的负极直接接地。采样电池电压为锂电池的实际电压的一半。
[0077] 如图5所示，所述欠压保护电路，用于判断对应的锂电池的采样电池电压是否大 于所述第1基准电压，若是，则与对应的平衡电路断开连接，若否，则控制对应的平衡电路 中的锂电池的正极与负极断开连接。由于欠压保护电路的数量为2个，分别记为第1欠压 保护电路和第2欠压保护电路。第1欠压保护电路由电阻R109至R112、三极管Q13和运 算放大器U29组成。第2欠压保护电路由电阻R113至R116、三极管Q15和运算放大器U30 组成。以第1欠压保护电路为例进行连接结构的说明，运算放大器U29的反相输入端通过 电阻R109与对应的锂电池的采样电池电压BATV1连接，运算放大器U29的正相输入端通过 电阻R110与第1基准电压连接，运算放大器U29的输出端通过电阻R111与三极管Q13的 基极连接，运算放大器U29的输出端还通过电阻R112接地，三极管Q13的发射极接地，三极 管Q13的集电极与对应的平衡电路的控制端DISC_01连接。
[0078] 结合图7至图11所示，所述第1级控制比较电路，用于通过其初级比较电路将第 1基准电压和第2基准电压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第11 初级电平信号；通过其初级第一状态输出电路根据所有第11初级电平信号输出一第12初 级电平信号；通过其初级第二状态输出电路根据所有第11初级电平信号输出一第13初级 电平信号；通过其初级控制电路根据第12初级电平信号和第13初级电平信号判断是否向 对应的初级驱动电路输出第11初级驱动信号，以及判断是否向末级控制比较电路提供工 作电压；通过其初级驱动电路根据第11初级驱动信号和第11初级电平信号，判断是否向对 应的平衡电路输出第12初级驱动信号。
[0079] 如图7所示，初级比较电路的数量为2,分别记为第1初级比较电路和第2初级比 较电路。第1初级比较电路由电阻R166至R167、电压比较器U43-A、电压比较器U43-B、二 极管D2和二极管D3组成。第2初级比较电路由电阻R2、电阻R161至R163、电压比较器 U42-A、电压比较器U42-B、二极管D4和二极管D5组成。以第1初级比较电路为例进行连 接关系说明，电压比较器U43-B的正相输入端通过电阻R164与第1基准电压连接，电压比 较器U43-B的反相输入端通过电阻R166与采样电池电压BATV1连接，电压比较器U43-A的 反相输入端通过电阻R167与第2基准电压连接，电压比较器U43-A的正相输入端通过电阻 R165与所述采样电池电压BATV1连接，电压比较器U43-B的输出端与二极管D2的阳极连 接，二极管D2的阴极与初级第一状态输出电路的对应的输入端（DRIVE1)、对应的初级驱动 电路的第一输入端（DRIVE1)以及初级第二状态输出电路的对应的输入端（DRIVE1)连接； 电压比较器U43-1的输出端与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极与二极管D2的阴极 连接。
[0080] 如图8所示，所述初级第一状态输出电路包括2个第一状态输出子电路，分别记为 第1子电路和第2子电路。第1子电路由电阻R671、电阻R672和三极管Q113组成，第2子 电路由电阻R674、电阻R675和三极管Q114组成。以第1子电路为例进行连接结构说明， 三极管Q113的基极通过电阻R672与对应的初级比较电路的输出端（DRIVE1)连接，三极管 Q113的基极还通过电阻R671与所述电源电压VCC连接，三极管Q113的集电极接地，三极管 Q113的发射极与初级控制电路的第一输入端（STATE00)连接。第1子电路与第2子电路的 区别仅在于第1子电路的三极管Q113的发射极还通过一电阻R673与所述电源电压VCC连 接。
[0081] 如图9所示，所述初级第二状态输出电路包括二极管D162、二极管D163、电阻 R376、电阻R377、三极管Q29、电阻R390、电阻R389和电阻R713。二极管D162与电阻R376 串联形成一第一串联支路，第一串联支路的一端与对应的初级比较电路的输出端（DRIVE1) 连接，第一串联支路的另一端与三极管Q29的基极连接，二极管D163与电阻R377串联形成 一第二串联支路，第二串联支路的一端与对应的初级比较电路的输出端（DRIVE2)连接，第 二串联支路的另一端与三极管Q29的基极连接，三极管Q29的基极通过第电阻R390接地， 三极管Q29的发射极通过电阻R713接地，三极管Q29的发射极与初级控制电路的第二输入 端（STATE01)连接，三极管Q29的集电极通过电阻R389与所述电源电压VCC连接。
[0082] 如图10所示，所述初级控制电路的连接结构为：包括一将电源电压VCC转换为一 比对电压的降压电路，所述对比电压为电源电压VCC的1 /3，所述降压电路包括电阻R711和 电阻R712,电源电压VCC依次通过电阻R711和电阻R712接地，电阻R711和电阻R712的 连接节点用于输出所述比对电压。电压比较器U100的反相输入端通过电阻R445与所述对 比电压连接，电压比较器U100的正相输入端与电阻R446的一端连接，电阻R446的另一端 作为本级的初级控制电路的第二输入端（STATE01)，电压比较器U115的反相输入端与电阻 R437的一端连接，电阻R437的另一端作为本级的初级控制电路的第一输入端（STATE00)， 电压比较器U115的正相输入端通过电阻R618与比对电压连接，电压比较器U100的输出端 通过电阻R449与三极管Q37的基极连接，三极管Q37的基极通过电阻R448接地，三极管 Q37的发射极接地，三极管Q37的发射极通过电容Cl 1与对应的初级驱动电路的第二输入端 (CHANNEL0)连接，三极管Q37的集电极与M0S管Q35的栅极连接，三极管Q37的集电极通过 电阻R444与M0S管Q35的漏极连接，M0S管Q35的源极与对应的初级驱动电路的第二输入 端（CHANNEL0)，三极管Q37的基极和三极管Q98的基极均通过电阻R436与电压比较器U115 的输出端连接，三极管Q98的基极通过电阻R716与M0S管Q33的源极连接，三极管Q98的 集电极接地且通过电容C12与M0S管Q27的源极连接，M0S管Q27的源极用于为末级控制 比较电路提供工作电压（P0WER00)，三极管Q98的发射极通过电阻R714与M0S管Q27的漏 极连接，三极管Q98的发射极与M0S管Q27的栅极连接，M0S管Q35的漏极和M0S管Q27的 漏极均与M0S管Q33的源极连接，M0S管Q33的漏极与所述电源电压VCC连接，本级的初级 控制电路的第一输入端依次通二极管D197和电阻R577与三极管Q80的基极连接，本级的 初级控制电路的第一输入端依次通过二极管D198和电阻R578与三极管Q80的基极连接， 三极管Q80的基极通过电阻R435接地，三极管Q80的发射极接地且通过电容C17与M0S管 Q33的源极连接，三极管Q80的集电极与M0S管Q33的栅极连接，三极管Q80的集电极通过 电阻R434与所述电源电压VCC连接。
[0083] 如图11所示，所述初级驱动电路为2个，分别记为第1初级驱动电路和第2初级 驱动电路。第1初级驱动电路由电阻R442、电阻R443、电阻R698、电阻R715、电阻R447、二 极管D214和三极管Q36组成。第2初级驱动电路由电阻R456、电阻R457、电阻R699、电阻 R717、电阻R458、二极管D215和三极管Q40组成。以第1初级驱动电路为例进行连接结构 说明，三极管Q36的集电极与电阻R442的一端连接，电阻R442的另一端作为第1初级驱动 电路的第二输入端（CHANNEL0)，三极管Q36的基极通过电阻698与二极管D214的阴极连 接，D二极管214的阳极作为第1初级驱动电路的第一输入端（DRIVE1)，三极管Q36的基极 通过电阻R443接地，二极管D214的阳极通过电阻R715接地，三极管Q35的发射极通过电 阻R447接地，三极管Q36的发射极与对应的平衡电路的控制端（DISC_01)连接。
[0084] 结合图12至图14所示，所述末级控制比较电路，用于通过其末级比较电路将第3 基准电压和第2基准电压分别与对应的锂电池的米样电池电压进行比对，并输出一第一末 级电平信号；通过其末级状态输出电路根据所有第一末级电平信号输出一第二末级电平信 号；通过其末级驱动电路根据第二末级电平信号和对应的第一末级电平信号判断是否向对 应的平衡电路输出末级驱动信号。
[0085] 如图12所示，所述末级比较电路为2个，分别记为第1末级比较电路和第2末级 比较电路。第1末级比较电路由电阻R324至R327、电压比较器U85-A、电压比较器U85-B、 二极管D80和二极管D81组成，第2末级比较电路由电阻R328至R331、电压比较器U86-A、 电压比较器U86-B、二极管D82和二极管D83组成。以第1末级比较电路为例进行连接结 构说明，电压比较器U85-B的正相输入端通过电阻R324与第2基准电压连接，电压比较器 U85-B的反相输入端通过电阻R326与所述采样电池电压连接，电压比较器U85-A的反相输 入端通过电阻R327与第3基准电压连接，电压比较器U85-A的正相输入端通过电阻R325与 所述采样电池电压连接，电压比较器U85-B的输出端与二极管D80的阳极连接，二极管D80 的阴极与末级状态输出电路的对应的输入端（DRIVE31)以及对应的末级驱动电路的第一 输入端（DRIVE31)连接；电压比较器U85-A的输出端与二极管D81的阳极连接，二极管D81 的阴极与二极管D80的阴极连接。
[0086] 如图13所示，所述末级状态输出电路包括二极管D148、电阻R421、二极管D149、电 阻R422、电阻R590、电阻R589、M0S管85、电容C19和三极管Q86。二极管D148与电阻R421串 联形成一第三串联支路，第三串联支路的一端与对应的末级比较电路的输出端（DRIVE31) 连接，第三串联支路的另一端与三极管Q86的基极连接，二极管D149与电阻R422串联形成 一第四串联支路，第四串联支路的一端与对应的末级比较电路的输出端（DRIVE32)连接， 第四串联支路的另一端与三极管Q86的基极连接，三极管Q86的基极通过电阻R590接地， 三极管Q86的发射极接地且通过电容C19与M0S管Q85的源极连接，M0S管Q85的源极与 末级驱动电路的第二输入端（CHANNEL03)连接，三极管Q86的集电极通过电阻R589与所述 电源电压VCC连接且与M0S管Q85的漏极连接，三极管Q86的集电极与M0S管Q85的栅极 连接。
[0087] 如图14所示，所述末级驱动电路为2个，分别记为第1末级驱动电路和第2末级 驱动电路。第1末级驱动电路由电阻R574、电阻R575、电阻R576、电阻R616、电阻R889、二 极管D161和三极管Q34组成，第2末级驱动电路由电阻R580、电阻R582、电阻R581、电阻 R617、电阻R890、二极管D185和三极管Q82组成。以第1末级驱动电路为例进行连接结构 说明，三极管Q34的集电极与电阻R574的一端连接，电阻R574的另一端作为第1末级驱动 电路的第二输入端（CHANNEL03)，三极管Q34的基极通过电阻R616与二极管D161的阴极连 接，二极管D161的阳极作为第1末级驱动电路的第一输入端（DRIVE31)，三极管Q34的基极 通过电阻R575接地，二极管D161的阳极通过电阻R889接地，三极管Q34的发射极通过电 阻R576接地，三极管Q34的发射极与对应的平衡电路的控制端（DISC_01)连接。
[0088] 如图6所示，所述平衡电路，用于根据对应的第12初级驱动信号或末级驱动信号， 控制对应的锂电池的正极与负极通过功率放电电阻连接，以使对对应的锂电池进行放电处 理。所述平衡电路为2个，分别记为第1平衡电路和第2平衡电路。第1平衡电路由光电 耦合器U9、电阻R82 (即功率放电电阻）、电阻R48、电阻R46和M0S管Q6组成，第2平衡电 路由光电耦合器U8、电阻R81 (即另一功率放电电阻）、电阻R45、电阻R43和M0S管Q5组 成。以第1平衡电路为例进行连接结构说明，M0S管Q6的漏极通过电阻R82与对应的锂电 池的正极B1连接，M0S管Q6的源极与对应的锂电池的负极B-连接，光电耦合器U9的三极 管发射极输出端与M0S管Q6的栅极连接，光电耦合器U9的三极管发射极输出端还通过电 阻R46与对应的锂电池的负极B-连接，光电耦合器U9的三极管集电极输入端通过电阻R48 与对应的锂电池的正极B1连接，光电耦合器U9的二极管输入端均与对应的欠压保护电路 的输出端（disc_oi)和对应的驱动电路的输出端（disc_oi)连接。
[0089] 所述电源电压VCC，用于为采样电路和欠压保护电路提供工作电压。
[0090] 本实施例的工作原理如下：
[0091] 设置第1基准电压为1.5V，第2基准电压为1.8V，第3基准电压为2. IV。用户也 可以根据需要，添加基准电压的数量并进行设置，如1. 5V，1. 65V，1. 8V，1. 95V，2. IV，基准电 压越多，精度越高。
[0092] 锂电池串通过排针与采样电路连接，输出BATV (即采样电池电压）为单体锂电池 的电压一半。
[0093] 在欠压保护电路中，将BATV与1.5V比较，如果BATV>1.5V，三极管Q13截止，欠压 保护电路与平衡电路断开，不做处理，如果BATV < 1. 5V，则将平衡电路的控制端接地，使单 体锂电池电压低于3. 0V时不做处理，从而保护锂电池不会过度放电。
[0094] 在BATV>1. 5V时，单体锂电池电压按照逐次逼近的方法进行处理，具体如下所述：
[0095] 首先，确定平衡电路启动的条件，触发的条件就是单体锂电电池压差高出上限值， 上限值选取是按照基准电压取值来确定的，如第1基准电压选择1. 5V，第2基准电压选择 1. 8V，说明电池电压在3. 0-3. 6V之间不处理，但是在这个电压范围外，即单体锂电池电压 差高于0. 6V的锂电池将进行放电处理。本实施例有1个初级控制比较电路和1个末级控制 比较电路，从整体看，为二级比对处理，启动的顺序是按照供电的条件决定的.具体如下：
[0096] a.由于供电顺序，首先启动第1级控制比较电路（初级比较电路的原理是锂电 池电压在1.5-1.8V之间，DRIVEn低电平输出，否则高电平输出，n=l，2)，可以分析出单 体锂电池的采样电池电压BATVn是否在1. 5-1. 8V(3. 0-3. 6V)之间，若是，初级比较电路输 出DRIVEn低电平，否则DRIVEn输出高电平，这里有3种情况：情况1 :DRIVEn全为高电平 (采样电池电压全部高于1.8V);情况2 :DRIVEn全为低电平（采样电池电压在1.5-1.8V 之间）；情况3 :DRIVEn全为高低电平都有（采样电池电压有的在1.5-1.8V之间，也有高于 1.8V 的）.
[0097] b.初级第一状态输出电路，它是采集单体锂电池的采样电池电压是否有在 1.5-1. 8V之间的，如果单体锂电池至少有1个在这个范围内（DRIVEn至少有1个输出为低 电平），STATE00就可以拉地，输出低电平；初级第二状态输出电路，采样电池电压至少有 1个高于1. 8V(DRIVEn至少有1个输出为高电平），STATE01就可以输出高电平，由初级第 一状态输出电路和初级第二状态输出电路可以得到3种组合，组合1 (STATE00 :STATE01 = 00,单体锂电池的采样电池电压在1. 5-1. 8V之间）；组合2(STATE00 :STATE01 = 01，单体锂 电池的采样电池电压既有在1. 5-1. 8V之间的也有高于1. 8V的）；组合3(STATE00 :STATE01 =11，单体锂电池的采样电池电压全在1.8V之上）；
[0098] c.在3种有可能的组合信号输入到初级控制电路中，如果是组合1的情况，整个电 路将不做平衡处理（关闭M0S管Q33，M0S管Q35，CHANNEL0无输出），同时也不给末级控制 比较电路供电（关闭M0S管Q27，P0WER00无输出），使其失效。如果是组合2的情况：关闭 末级控制比较电路供电（关闭M0S管Q27，P0WER00无输出），打开初级驱动电路供电（打开 M0S管Q33, M0S管Q35, CHANNEL0输出驱动信号）。如果是组合3的情况：打开末级控制比 较电路供电（打开M0S管Q27, P0WER00输出），关闭初级驱动电路供电（关闭M0S管Q33， M0S 管 Q35, CHANNEL0 输出）。
[0099] 末级控制比较电路与第1级控制比较电路的原理类似，只是基准源电压范围不一 样，末级是基准电压的上限值，相当于取消了初级第一状态输出电路和初级控制电路，由于 电池电压上限值为4. 2V，它在末级比较电路中直接可以判断出是否有超出4. 2V的单体锂 电池的电池电压，从而打开平衡电路，末级状态输出电路提供末级驱动电路供电电压，并且 末级驱动电路结合末级比较电路就可以驱动相应的平衡电路对对应的单体锂电池进行放 电。
[0100] 平衡电路采用光电耦合器隔离控制，防止锂电池串（高电压）与控制电路（低电 压）之间的压差问题造成的控制和安全问题。
[0101] 从上述两个实施例可知，实施例一只有一级控制比较电路和2个基准电压，精度 较低，而实施例二有二级控制比较电路和3个基准电压，精度较实施例一高。因此，如果控 制比较电路的级数越多，基准电压越多，精度就越高。
[0102] 本发明制作成本低，使用简单，可以随意组合，人为的设置单体锂电池的电压差标 准，在充电、放电、静置3种情况下，实时保证锂电池平衡匹配，提高了多串锂电池的使用寿 命的，增加了多串锂电池的稳定性和可靠性。
[0103] 对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各 种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范 围之内。
【权利要求】
1. 锂电池的平衡保护电路，所述锂电池的数量至少为二个，且所有锂电池串联连接，其 特征在于，所述平衡保护电路包括：均与所述锂电池的数量相同且与所述锂电池一一对应 连接的采样电路、平衡电路、欠压保护电路、比较电路和驱动电路、一第一基准电压、一第二 基准电压、一电源电压和一状态输出电路； 所述采样电路，用于获取对应的锂电池的采样电池电压； 所述欠压保护电路，用于判断对应的锂电池的采样电池电压是否大于所述第一基准电 压，若是，则与对应的平衡电路断开连接，若否，则控制对应的平衡电路中的锂电池的正极 与负极断开连接； 所述比较电路，用于将第一基准电压和第二基准电压分别与对应的锂电池的采样电池 电压进行比对，并输出一第一电平信号； 所述状态输出电路，用于根据所有比较电路输出的第一电平信号，输出一第二电平信 号； 所述驱动电路，用于根据第二电平信号和对应的第一电平信号，判断是否向对应的平 衡电路输出驱动信号； 所述平衡电路，用于根据对应的驱动信号，控制对应的锂电池的正极与负极连接，以使 对对应的锂电池进行放电处理； 所述电源电压，用于为采样电路、欠压保护电路、比较电路和状态输出电路提供工作电 压。
2. 锂电池的平衡保护电路，所述锂电池的数量至少为二个，且所有锂电池串联连接，其 特征在于，所述平衡保护电路包括：均与所述锂电池的数量相同且与所述锂电池一一对应 连接的采样电路、平衡电路和欠压保护电路、至少一个初级控制比较电路、一末级控制比较 电路、一基准电压输出电路和一电源电压； 至少一个初级控制比较电路分别记为第1级控制比较电路、第2级控制比较电 路、……、第N级控制比较电路，1且为自然数；所述初级控制比较电路包括初级比较电 路、初级第一状态输出电路、初级第二状态输出电路、初级控制电路和初级驱动电路；其中， 第1级控制比较电路由所述电源电压提供工作电压； 末级控制比较电路包括末级比较电路、末级状态输出电路和末级驱动电路； 初级比较电路、初级驱动电路、末级比较电路和末级驱动电路的数量均与锂电池的数 量相同并且分别与锂电池一一对应连接； 所述基准电压输出电路，用于输出（N+2)个基准电压，所述（N+2)个基准电压分别记为 第1基准电压、第2基准电压、……、第N+2基准电压；第1基准电压〈第2基准电压〈…… 〈第N+2基准电压； 所述采样电路，用于获取对应的锂电池的采样电池电压； 所述欠压保护电路，用于判断对应的锂电池的采样电池电压是否大于所述第1基准电 压，若是，则与对应的平衡电路断开连接，若否，则控制对应的平衡电路中的锂电池的正极 与负极断开连接； 所述多个初级控制比较电路依次用于根据对应的锂电池的采样电池电压，判断是否控 制对应的平衡电路对对应的锂电池进行放电处理，具体如下： 所述第1级控制比较电路，用于通过其初级比较电路将第1基准电压和第2基准电压 分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第11初级电平信号；通过其初级 第一状态输出电路根据所有第11初级电平信号输出一第12初级电平信号；通过其初级第 二状态输出电路根据所有第11初级电平信号输出一第13初级电平信号；通过其初级控制 电路根据第12初级电平信号和第13初级电平信号判断是否向对应的初级驱动电路输出第 11初级驱动信号，以及判断是否向第2级控制比较电路提供工作电压；通过其初级驱动电 路根据第11初级驱动信号和第11初级电平信号，判断是否向对应的平衡电路输出第12初 级驱动信号； 所述第2级控制比较电路，用于通过其初级比较电路将第2基准电压和第3基准电压 分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第21初级电平信号；通过其初级 第一状态输出电路根据所有第21初级电平信号输出一第22初级电平信号；通过其初级第 二状态输出电路根据所有第21初级电平信号输出一第23初级电平信号；通过其初级控制 电路根据第22初级电平信号和第23初级电平信号判断是否向对应的初级驱动电路输出第 21初级驱动信号，以及判断是否向第3级控制比较电路提供工作电压；通过其初级驱动电 路根据第21初级驱动信号和第21初级电平信号，判断是否向对应的平衡电路输出第22初 级驱动信号； 所述第N级控制比较电路，用于通过其初级比较电路将第N基准电压和第N+1基准电 压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第N1初级电平信号；通过其初 级第一状态输出电路根据所有第N1初级电平信号输出一第N2初级电平信号；通过其初级 第二状态输出电路根据所有第N1初级电平信号输出一第N3初级电平信号；通过其初级控 制电路根据第N2初级电平信号和第N3初级电平信号判断是否向对应的初级驱动电路输出 第N1初级驱动信号，以及判断是否向末级控制比较电路提供工作电压；通过其初级驱动电 路根据第N1初级驱动信号和第N1初级电平信号，判断是否向对应的平衡电路输出第N2初 级驱动信号； 所述末级控制比较电路，用于通过其末级比较电路将第N+1基准电压和第N+2基准电 压分别与对应的锂电池的采样电池电压进行比对，并输出一第一末级电平信号；通过其末 级状态输出电路根据所有第一末级电平信号输出一第二末级电平信号；通过其末级驱动电 路根据第二末级电平信号和对应的第一末级电平信号判断是否向对应的平衡电路输出末 级驱动信号； 所述平衡电路，用于根据对应的第12初级驱动信号或第22初级驱动信号或第N2初级 驱动信号或末级驱动信号，控制对应的锂电池的正极与负极连接，以使对对应的锂电池进 行放电处理； 所述电源电压，用于为采样电路和欠压保护电路提供工作电压。
3.如权利要求2所述的平衡保护电路，其特征在于，所述采样电路包括第一至第五电 阻和差分放大器，差分放大器的反相输入端通过第三电阻与对应的锂电池的负极连接，差 分放大器的正相输入端通过第四电阻与对应的锂电池的正极连接，差分放大器的正相输入 端还通过第五电阻接地，差分放大器的反相输入端还通过第一电阻接地，差分放大器的反 相输入端还通过第二电阻与差分放大器的输出端连接，差分放大器的输出端输出对应的锂 电池的采样电池电压。
4. 如权利要求2所述的平衡保护电路，其特征在于，所述欠压保护电路包括第六至第 九电阻、运算放大器和第一三极管，运算放大器的反相输入端通过第六电阻与对应的锂电 池的采样电池电压连接，运算放大器的正相输入端通过第七电阻与第1基准电压连接，运 算放大器的输出端通过第八电阻与第一三极管的基极连接，运算放大器的输出端还通过第 九电阻接地，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极与平衡电路的控制端连接。
5. 如权利要求2所述的平衡保护电路，其特征在于，所述平衡电路包括光电耦合器、第 十至第十二电阻和第一 MOS管，第一 MOS管的漏极通过第十一电阻与对应的锂电池的正极 连接，第一 MOS管的源极与对应的锂电池的负极连接，光电耦合器的三极管发射极输出端 与第一 MOS管的栅极连接，光电耦合器的三极管发射极输出端还通过第十二电阻与对应的 锂电池的负极连接，光电耦合器的三极管集电极输入端通过第十一电阻与对应的锂电池的 正极连接，光电耦合器的二极管输入端均与对应的欠压保护电路的输出端和对应的驱动电 路的输出端连接。
6. 如权利要求2所述的平衡保护电路，其特征在于，所述初级比较电路包括第十三至 第十六电阻、第一电压比较器、第二电压比较器、第一二极管和第二二极管，第一电压比较 器的正相输入端通过第十四电阻与第N基准电压连接，第一电压比较器的反相输入端通过 第十三电阻与所述采样电池电压连接，第二电压比较器的反相输入端通过第十六电阻与第 N+1基准电压连接，第二电压比较器的正相输入端通过第十五电阻与所述采样电池电压连 接，第一电压比较器的输出端与第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与初级第一状 态输出电路的对应的输入端、对应的初级驱动电路的第一输入端以及初级第二状态输出电 路的对应的输入端连接；第二电压比较器的输出端与第二二极管的阳极连接，第二二极管 的阴极与第一二极管的阴极连接。
7. 如权利要求6所述的平衡保护电路，其特征在于，所述初级第一状态输出电路包括 与锂电池的数量相同的第一状态输出子电路，每一第一状态输出子电路包括第十七电阻、 第十八电阻和第二三极管，第二三极管的基极通过第十八电阻与对应的初级比较电路的输 出端连接，第二三极管的基极还通过第十七电阻与所述电源电压连接，第二三极管的集电 极接地，第二三极管的发射极与初级控制电路的第一输入端连接，其中一个第一状态输出 子电路的第二三极管的发射极还通过一第十九电阻与所述电源电压连接； 所述初级第二状态输出电路包括与锂电池的数量相同的第三二极管和第二十三电阻、 第三三极管以及第二十至第二十二电阻，每一第三二极管与对应的一第二十三电阻串联形 成一串联支路，每一串联支路的一端与对应的初级比较电路的输出端连接，每一串联支路 的另一端与第三三极管的基极连接，第三三极管的基极通过第二十二电阻接地，第三三极 管的发射极通过第二十一电阻接地，第三三极管的发射极与初级控制电路的第二输入端连 接，第三三极管的集电极通过第二十电阻与所述电源电压连接； 所述初级控制电路包括降压电路、第二十四至第三十七电阻、第三至第四MOS管、第四 至第六三极管、第四二极管、第五二极管、第一至第四电容、第三电压比较器和第四电压比 较器；所述降压电路用于将所述电源电压转换为一比对电压；第三电压比较器的反相输入 端通过第二十四电阻与所述比对电压连接，第三电压比较器的正相输入端与第二十五电阻 的一端连接，第二十五电阻的另一端作为本级的初级控制电路的第二输入端，第四电压比 较器的反相输入端与第二十六电阻的一端连接，第二十六电阻的另一端作为本级的初级控 制电路的第一输入端，第四电压比较器的正相输入端通过第二十七电阻与比对电压连接， 第三电压比较器的输出端通过第二十八电阻与第四三极管的基极连接，第四三极管的基极 通过第三十电阻接地，第四三极管的发射极接地，第四三极管的发射极通过第一电容与对 应的初级驱动电路的第二输入端连接，第四三极管的集电极与第二MOS管的栅极连接，第 四三极管的集电极通过第三十一电阻与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的源极与对应 的初级驱动电路的第二输入端，第四三极管的基极和第五三极管的基极均通过第二十九电 阻与第四电压比较器的输出端连接，第五三极管的基极通过第三十七电阻与第四MOS管的 源极连接，第五三极管的集电极接地且通过第二电容与第三MOS管的源极连接，第三MOS 管的源极用于为下一级的初级控制比较电路提供工作电压，第五三极管的发射极通过第 三十二电阻与第三MOS管的漏极连接，第五三极管的发射极与第三MOS管的栅极连接，第二 MOS管的漏极和第三MOS管的漏极均与第四MOS管的源极连接，第四MOS管的漏极与所述电 源电压连接，本级的初级控制电路的第一输入端依次通过第四二极管和第三十四电阻与第 六三极管的基极连接，本级的初级控制电路的第一输入端依次通过第五二极管和第三十五 电阻与第六三极管的基极连接，第六三极管的基极通过第三十六电阻接地，第六三极管的 发射极接地且通过第三电容与第四MOS管的源极连接，第六三极管的集电极与第四MOS管 的栅极连接，第六三极管的集电极通过第三十三电阻与所述电源电压连接； 所述初级驱动电路，包括第三十八至第四十二电阻、第六二极管和第七三极管，第七三 极管的集电极与第三十八电阻的一端连接，第三十八电阻的另一端作为初级驱动电路的第 二输入端，第七三极管的基极通过第三十九电阻与第六二极管的阴极连接，第六二极管的 阳极作为初级驱动电路的第一输入端，第七三极管的基极通过第四十一电阻接地，第六二 极管的阳极通过第四十电阻接地，第七三极管的发射极通过第四十二电阻接地，第七三极 管的发射极与对应的平衡电路的控制端连接。
8. 如权利要求2所述的平衡保护电路，其特征在于，所述末级比较电路包括第四十三 至第四十六电阻、第五电压比较器、第六电压比较器、第七二极管和第八二极管，第五电压 比较器的正相输入端通过第四十四电阻与第N+1基准电压连接，第五电压比较器的反相输 入端通过第四十三电阻与所述采样电池电压连接，第六电压比较器的反相输入端通过第 四十六电阻与第N+2基准电压连接，第六电压比较器的正相输入端通过第四十五电阻与所 述采样电池电压连接，第五电压比较器的输出端与第七二极管的阳极连接，第七二极管的 阴极与末级状态输出电路的对应的输入端以及对应的末级驱动电路的第一输入端连接；第 六电压比较器的输出端与第八二极管的阳极连接，第八二极管的阴极与第七二极管的阴极 连接。
9. 如权利要求8所述的平衡保护电路，其特征在于，所述末级状态输出电路包括与锂 电池的数量相同的第九二极管和第四十三电阻、第八三极管以及第四十四至第四十五电 阻，每一第九二极管与对应的一第四十三电阻串联形成一串联支路，每一串联支路的一端 与对应的末级比较电路的输出端连接，每一串联支路的另一端与第八三极管的基极连接， 第八三极管的基极通过第四十五电阻接地，第八三极管的发射极接地且通过第四电容与第 五MOS管的源极连接，第五MOS管的源极与末级驱动电路的第二输入端连接，第八三极管的 集电极通过第四十四电阻与所述电源电压连接且与所述第五MOS管的漏极连接，第八三极 管的集电极与第五MOS管的栅极连接； 所述末级驱动电路，包括第四十八至第五十电阻、第十二极管和第九三极管，第九三极 管的集电极与第四十八电阻的一端连接，第四十八电阻的另一端作为末级驱动电路的第二 输入端，第九三极管的基极通过第四十七电阻与第十二极管的阴极连接，第十二极管的阳 极作为末级驱动电路的第一输入端，第九三极管的基极通过第四十九电阻接地，第九二极 管的阳极通过第四十六电阻接地，第九三极管的发射极通过第五十电阻接地，第九三极管 的发射极与对应的平衡电路的控制端连接。
【文档编号】H02H7/18GK104158155SQ201410388950
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】黄国文, 杨圣峯, 何鹏, 彭建普 申请人:广西卓能新能源科技有限公司