电芯均衡电路和充电电池的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯均衡电路和充电电池。

背景技术：

目前，随着电池技术的迅速发展，锂电池也越来越多的应用于汽车、航模等领域，由于单节锂电池的电压较低，故汽车、航模等领域中常常使用多节锂电池串联而成的充电电池，每一节锂电池都作为充电电池中的一节电芯。充电电池的多节电芯的容量往往不相等，且充电电池对外工作的容量取决于充电电池中电容量最小的电芯，为了使充电电池能够充分发挥性能，就需要采取措施，使得充电电池中的每节电芯的电容量相等。

目前，通常通过人工采用设备对充电电池中的每节电芯进行均衡。人工采用均衡设备进行均衡的方式会耗费大量人力、财力而且效率低下，整体均衡时间太慢。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种电芯均衡电路和充电电池，可以自动控制电芯放电，使各个电芯的电压达到均衡。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电芯均衡电路，包括控制模块、与所述控制模块连接的放电电路和电芯；每个电芯均与放电电路连接；

所述控制模块用于根据各个电芯的电压值，触发所述放电电路导通；

当所述放电电路导通时，所述电芯通过所述放电电路放电。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电路包括多个电芯，多个所述电芯串联后，连接所述放电电路。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，多个所述电芯均与所述控制模块的输入端连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述放电电路包括第一晶体管。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第一晶体管为MOS管，所述第一晶体管的栅极与所述控制模块的输出端连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电路还包括多个单独放电电路；

每个所述单独放电电路均与所述控制模块连接，用于在所述控制模块触发下导通；

每个电芯均连接一个单独放电电路，当所述单独放电电路导通时，与所述单独放电电路连接的电芯放电。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述单独放电电路包括第二晶体管。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第二晶体管为MOS管，所述第二晶体管的栅极与所述控制模块的输出端连接。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述单独放电电路还包括三极管，所述三极管连接在所述第二晶体管的栅极与所述控制模块的输出端之间。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种充电电池，包括相互连接的充电模块和上述任一项所述的电芯均衡电路。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的电芯均衡电路和充电电池，其中，电芯均衡电路包括控制模块和与控制模块连接的电芯，还包括放电电路。每个电芯均与放电电路连接，放电电路与控制模块连接。控制模块可以根据各个电芯的电压值，触发放电电路导通；当放电电路导通时，电芯通过放电电路放电。该电路可以自动控制电芯放电，使各个电芯的电压达到均衡。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例所提供的电芯均衡电路的结构框图；

图2为本实用新型一实施例所提供的控制模块的电路图；

图3为本实用新型一实施例所提供的放电电路的电路图；

图4为本实用新型一实施例所提供的单独放电电路的电路图；

图5为本实用新型一实施例所提供的电池的开路电压与电容量的曲线图。

图标：

11-第一电芯；12-第二电芯；13-第三电芯；2-控制模块；3-放电电路；41-第一单独放电电路；42-第二单独放电电路；43-第三单独放电电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对现有人工采用设备对充电电池中的每节电芯进行均衡。人工采用均衡设备进行均衡的方式会耗费大量人力、财力而且效率低下，整体均衡时间太慢的问题，本实用新型实施例提供了一种电芯均衡电路和充电电池，以下首先对本实用新型的电芯均衡电路进行详细介绍。

实施例一

本实施例提供了一种电芯均衡电路，如图1至图4所示，该电芯均衡电路，包括控制模块2、与控制模块2连接的放电电路3和电芯。电路中包括多个电芯，多个电芯串联后，连接放电电路3。每个电芯均与放电电路3连接。例如，图1中所示的第一电芯11、第二电芯12和第三电芯13，三个电芯即为充电电池的电芯，用于存储并对外提供电能。图1仅是示例性地说明，实际应用中，电芯的数量可以多于或少于三个，本实用新型实施例不作限定。

为了在电池在充电情况下，或在接近满电静置过程中，保护电芯，使各个电芯的电容量达到均衡。控制模块2可以根据各个电芯的电压值，触发放电电路3导通。当放电电路3导通时，各个电芯均通过放电电路3放电。

具体地，可以根据图5所示的OCV(Open Circuit Voltage，开路电压)与Capacity(电容量)的关系曲线，确定一个合理的放电电压截止点。该放电电压截止点越低，对电芯越有利，但需要保证在用户合理使用时间内不会出现放空电的情况。同时兼顾曲线图中变化率比较大的点作为放电电压截止点。例如，可以选取3.73V，作为放电电压截止点。

多个电芯均与控制模块的输入端连接。控制模块2可以采用单片机、微处理器等控制芯片。如图2中的控制芯片U1。如果单片机内部具有AD转换功能，各个电芯可以直接与单片机的输入引脚连接。如果单片机内部没有AD转换功能，各个电芯可以通过AD转换电路再与单片机的输入引脚连接。

如图2所示，电芯C1、电芯C2、电芯C3串联组成电芯支路。电芯C1的正极端(电芯支路中的VH点)通过电阻R1连接控制芯片U1的输入引脚VC1。控制芯片U1通过输入引脚VC1监测电芯支路的电压值，如果监测到的电压值大于放电电压截止点的电压，通过输出引脚EN发出导通信号，放电电路3导通，各个电芯均通过放电电路3放电。在放电过程中，控制芯片U1通过输入引脚VC1实时监测电芯支路的电压值，如果电压值等于或小于放电电压截止点的电压，控制芯片U1通过输出引脚EN发出截止信号，放电电路3截止，各个电芯均停止放电。

图3示出了一种可能的放电电路的电路图。如图3所示，放电电路3包括第一晶体管Q1。第一晶体管Q1可以采用MOS管，第一晶体管Q1的栅极与控制模块的输出端EN连接。第一晶体管Q1的源极和漏极分别连接电芯支路中的VH点和信号地GND。也可以理解为，第一晶体管Q1与多个电芯组成的电芯支路并联。

进一步地，第一晶体管Q1的栅极与控制模块的输出端EN之间可以设置电阻R4，第一晶体管Q1的栅极还可以通过电阻R5接地，第一晶体管Q1的源极和第一晶体管Q1的漏极之间通过稳压二极管连接，第一晶体管Q1的漏极通过电阻R6连接电芯支路中的VH点，第一晶体管Q1的源极接地。

可选地，该电芯均衡电路还可以包括多个单独放电电路。每个单独放电电路均与控制模块2连接，用于在控制模块2触发下导通。每个电芯均连接一个单独放电电路，当单独放电电路导通时，与单独放电电路连接的电芯放电。

如图1所示，电芯均衡电路包括第一单独放电电路41、第二单独放电电路42和第三单独放电电路43。其中，第一单独放电电路41与第一电芯11连接；第二单独放电电路42与第二电芯12连接，第三单独放电电路43与第三电芯13连接。当第一单独放电电路41导通时，第一电芯11放电。当第二单独放电电路42导通时，第二电芯12放电。当第三单独放电电路43导通时，第三电芯13放电。

控制模块2用于监测各个电芯的电压值。如图2所示，电芯C1的正极端(电芯支路中的VH点)通过电阻R1连接控制芯片U1的输入引脚VC2。电芯C2的正极端(电芯支路中的VM点)通过电阻R2连接控制芯片U1的输入引脚VC3。电芯C3的正极端(电芯支路中的VL点)通过电阻R3连接控制芯片U1的输入引脚VC4。

在上述各个电芯整理放电之后，等待电芯电压稳定，例如，1个小时后，控制芯片以最低电芯电压为准，对高于最低电芯电压的电芯启动单独自放电。

以电芯C3为例，控制芯片U1通过输入引脚VC4监测电芯C3的电压值，如果监测到电芯C3的电压值大于最低电芯电压，通过输出引脚CB3发出导通信号，第三单独放电电路43导通，电芯C3通过第三单独放电电路43放电。在放电过程中，控制芯片U1通过输入引脚VC4实时监测电芯C3的电压值，如果电压值等于或小于最低电芯电压，控制芯片U1通过输出引脚CB3发出截止信号，第三单独放电电路43截止，电芯C3停止放电。

示例性地，如图4所示，第三单独放电电路可以包括第二晶体管Q2。第二晶体管可以是MOS管，第二晶体管的栅极与控制模块的输出端CB3连接。

可选地，第三单独放电电路还可以包括三极管T1，三极管T1连接在第二晶体管Q2的栅极与控制模块的输出端CB3之间。

进一步地，第二晶体管Q2的漏极与电芯支路中的VL点连接，第二晶体管Q2的源极与信号地GND之间可以设置电阻R7，第二晶体管Q2的源极和第二晶体管Q2的漏极之间通过稳压二极管连接，第二晶体管Q2的漏极通过电阻R8和电阻R9连接三极管T1的发射极。第二晶体管Q2的栅极通过电阻R9连接三极管T1的发射极。三极管T1的基极通过R10与控制模块的输出端CB3连接。

其它单独放电电路的结构可以参照第三单独放电电路的结构设置，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的电芯均衡电路，包括控制模块和与控制模块连接的电芯，还包括放电电路和单独放电电路。每个电芯均与放电电路连接，放电电路与控制模块连接。控制模块可以根据各个电芯的电压值，触发放电电路导通；当放电电路导通时，电芯通过放电电路放电。该电芯均衡电路可以自动控制电芯放电，使各个电芯的电压达到均衡，防止长时间满电存储对电芯造成的损害。每个电芯均连接有单独放电电路，可以对每个电芯单独进行放电，提供充电电池的被动均衡效果，更好的保护电芯，延长电芯的寿命。

实施例二

本实施例提供了一种充电电池，包括相互连接的充电模块和上述实施例一种所记载的电芯均衡电路。

电芯均衡电路多个电芯、控制模块与控制模块连接的放电电路和多个单独电路电路。多个电芯均与控制模块和放电电路连接，每个电芯均连接一个单独放电电路。

充电模块用于为多个电芯充电，可以包括整流电路和滤波电路等。

在充电电池的充电过程及静置过程中，控制模块监测各个电芯的电压值，如果监测到的电压值大于放电电压截止点的电压，控制模块输出导通信号至放电电路，放电电路导通，各个电芯均通过放电电路放电。在放电过程中，控制模块监测到电压值等于或小于放电电压截止点的电压，发出截止信号至放电电路，放电电路截止，各个电芯均停止放电。

然后等待电芯电压稳定后，控制模块监测各个电芯的电压值，如果监测到某个电芯的电压值大于最低电芯电压，控制该电芯对应的单独放电电路导通，使该电芯放电。在放电过程中，控制模块监测到该电芯的电压值等于或小于最低电芯电压，发出截止信号至对应的单独放电电路，使该电芯停止放电。

本实用新型实施例提供的充电电池，包括控制模块和与控制模块连接的电芯，还包括放电电路和单独放电电路。每个电芯均与放电电路连接，放电电路与控制模块连接。控制模块可以根据各个电芯的电压值，触发放电电路导通；当放电电路导通时，电芯通过放电电路放电。该电芯均衡电路可以自动控制电芯放电，使各个电芯的电压达到均衡，防止长时间满电存储对电芯造成的损害。每个电芯均连接有单独放电电路，可以对每个电芯单独进行放电，提供充电电池的被动均衡效果，更好的保护电芯，延长充电电池的寿命。

本实用新型实施例提供的电芯均衡电路和充电电池具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

需要说明的是，在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。