电池组均衡电路的制作方法

本实用新型涉及电池组均衡技术，特别涉及一种电池组均衡电路。

背景技术：

在电池组应用中，电池组内各电池的一致性是影响当前电池组应用的一大难题。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的之一在于提供一种电池组均衡电路，采用本技术方案有利于提高电池组内各电池的一致性。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种电池组均衡电路，所述电池组包括至少两电池单元，

第一电池单元、第二电池单元的正极相互电连接；

第一电池单元、第二电池单元的负极相互电连接；

当所述第一电池单元、第二电池单元的电压不一致时，其中较高电压的电池单元向较低电压的电池单元充电，直到所述第一电池单元、第二电池单元的电压一致为止；

所述第一电池单元为所述电池组中正极与正极电连接，负极与负极电连接的任意两电池单元中的其中之一，所述第二电池单元为另一。

可选地，在所述第一电池单元、第二电池单元之间的环路中还串联有第一阻抗电路。

可选地，所述第一阻抗电路包括串联在所述第一电池单元、第二电池单元的正极之间的第一电阻。

可选地，所述第一阻抗电路还包括串联在所述第一电池单元、第二电池单元的负极之间的第二电阻。

可选地，所述第一电阻、第二电阻的阻抗相等。

可选地，在所述第一电池单元、第二电池单元的正极之间还串联有第一开关管，

将所述电池组中任一所述电池单元的电压接入所述第一开关管，作为所述第一开关管的驱动电压，使当接入的所述电池单元的电压高于所述第一开关管的导通阈值电压时，所述第一开关管处于导通状态。

可选地，所述第一开关管为MOS管。

可选地，所述第一电阻串联在所述第一开关管的源极。

可选地，所述第一开关管为晶体管。

可选地，所述第一电阻串联在所述第一开关管的发射极。

可选地，在所述第一开关管的驱动端还串联有第三电阻。

可选地，在所述第一电池单元、第二电池单元的负极之间还串联有第二开关管，

将所述电池组中任一电池单元的电压接入第二开关管，作为所述第二开关管的驱动电压，使当接入的所述电池单元的电压高于所述第二开关管的导通阈值电压时，所述第二开关管处于导通状态。

可选地，所述第二开关管为MOS管。

可选地，所述第二电阻串联在所述第二开关管的源极侧。

可选地，所述第二开关管为晶体管。

可选地，所述第二电阻串联在所述第二开关管的发射极侧。

可选地，在所述第二开关管的驱动端还串联有第四电阻。

由上可见，在电池组中任意两相并联的电池单元之间的电压不一致时，较高电压的电池单元自适应地对较低电压的电池单元充电，直到两电池单元的电压一致，通过相互充放电的使电量在两电池单元之间转移的方式使电池组内的相互并联的电池单元重新达成相同的电压，达成新的电池组平衡为止，采用本实施例技术方案有利于确保电池组中的相互并联的电池单元的电压一致性，提高电池组的均衡性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实施例1提供的一种电池组均衡电路原理示意图；

图2为本实施例1提供的一种电池组均衡电路原理示意图；

图3为本实施例2提供的一种电池组均衡电路原理示意图；

图4为本实施例4提供的一种电池组均衡电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

参见图1所示，本实施例提供一种电池组均衡电路，其主要包括：电池组，其中电池组中包括至少两电池单元，其中该电池单元可以为单体电池，也可以为由多个单体电池组成的组合。

以下将电池组中任意两正极“+”与正极“+”电连接，负极“-”与负极“-”电连接的两电池单元中的其中之一记为第一电池单元BT1，另一记为第二电池单元BT2，将由第一电池单元BT1、第二电池单元BT2组成的电池组记为并联电池组单元。本实施例电池组中包括至少一组并联电池组单元。

对于任意一组电池组单元，当第一电池单元BT1的电压与第二电池单元BT2的电压不一致时，第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”之间形成压差，第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间形成压差，其中第一电池单元BT1、第二电池单元BT2中较高电压的电池单元向其中较低电压的电池单元充电，使较高电压电池单元处于放电状态，较低电压的电池单元处于被充电状态，电压上升，直到第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的电压一致为止，实现了各组并联电池组单元中的各电池单元之间的均衡，最终实现整个电池组的均衡。

当第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的电压一致时，第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”之间无压差，第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间无压差，在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间不形成电流，不发生相互充放电。

由上可见，在电池组中任意两相并联的电池单元之间的电压不一致时，较高电压的电池单元自适应地对较低电压的电池单元充电，直到两电池单元的电压一致，通过相互充放电的使电量在两电池单元之间转移的方式使电池组内的相互并联的电池单元重新达成相同的电压，达成新的电池组平衡为止，采用本实施例技术方案有利于确保电池组中的相互并联的电池单元的电压一致性，提高电池组的均衡性。

作为本实施例的示意而非限制，参见图1所示，在本实施例的第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的环路中还串联有第一阻抗电路，使第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的充放电电流流过该第一阻抗电路，该第一阻抗电路对充放电电流起限流的作用，使充放电电流小于电池的充放电电流上限，提高对相互充放电的第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的电流保护，避免过流。

作为本实施例的示意而非限制，参见图1所示，本实施例的第一阻抗电路包括串联在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”之间的第一电阻R1。

作为本实施例的示意而非限制，参见图1所示，本实施例的第一阻抗电路还可以进一步包括串联在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间的第二电阻R2。

作为本实施例的示意而非限制，可以但不限于使第一电阻R1、第二电阻R2的阻抗相等，从而使第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”、负极“-”两侧之间的电路对称。

参见图2所示，图2所示的电池组结构中第三电池单元BT3、第四电池单元BT4与第一电池单元BT1、第二电池单元BT2同理形成一组并联电池组单元，第三电池单元BT3、第四电池单元BT4的正极“+”之间的电路可以复用第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间的电路。

同理，第五电池单元BT5、第六电池单元BT6与第一电池单元BT1、第二电池单元BT2同理形成再一组并联电池组单元，第五电池单元BT5、第六电池单元BT6的正极“+”之间的电路可以复用第三电池单元BT3、第四电池单元BT4的负极“-”之间的电路。

同理，第七电池单元BT7、第八电池单元BT8与第一电池单元BT1、第二电池单元BT2同理形成再一组并联电池组单元，第七电池单元BT7、第八电池单元BT8的正极“+”之间的电路可以复用第五电池单元BT5、第六电池单元BT6的负极“-”之间的电路，依次类推。

图2中由第三电池单元BT3、第四电池单元BT4组成之间的并联电池组单元、由第五电池单元BT5、第六电池单元BT6之组成之间的并联电池组单元、由第七电池单元BT7、第八电池单元BT8组成之间的并联电池组单元，各并联电池组单元的电路结构及电量均衡原理均同理于图1所示的由第一电池单元BT1、第二电池单元BT2组成的并联电池组单元的电路以及电量均衡原理，在此不做赘述。可见，本实施例技术方案可应用于由多个电池单元串联与并联相结合的串并联结构的电池组。

参见图1所示，在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”之间串联有第一开关管M1，使第一开关管M1保持导通状态，只有当用于驱动该开关管M1的电池电压低到低于该开关管M1的导通电压的极端状态时，该第一开关管M1才处于断开状态。

在图1中以采用MOS管作为开关管为例，但不并不限于此，该开关管除了采用MOS管实现外，还可以采用晶体管，该晶体管可以但不限于为PNP三极管、NPN三极管等。图1以采用P型开关管作为第一开关管M1为例，第一开关管M1的源极“S”、漏极“D”分别电连接在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”电连接，第一电阻R1串联在第一开关管M1的源极“S”与第一电池单元BT1的正极“+”之间，将第一电池单元BT1的电压接入第一开关管M1，作为其驱动电压，作为其导通驱动电压，使只要第一电池单元BT1的电压未下降到第一开关管M1的导通阈值电压，则第一开关管M1均处于导通状态。

设当前第一电池单元BT1的电压高于第二电池单元BT2的电压，且两者之间的压差越大，第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的充放电电流越大，第一电阻R1两端的压降VR1越大，第一开关管M1的源极“S”电压越小，根据VGS=VG-VS，此时第一开关管M1的栅源电压越大。当第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差大于预定的阈值时，第一开关管M1的栅源电压等于或大于其导通电压，第一开关管M1进入截止工作状态，在截止后，在第一开关管M1的栅源电压的驱动下，第一开关管M1再次导通，故当电路在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差大于一预定阈值时，在第一开关管M1的作用下，环路的电流被限定在一稳态电流，直到第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差小于该预定阈值后，环路的电流随第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差正向变化：随压差的降低而电流变小。

参见图1所示，在第一开关管M1的栅极还串联有第三电阻R3，以避免电路中的高频干扰流入第一开关管M1，以提高第一开关管M1的工作稳定性及安全性。

参见图1所示，在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间串联有第二开关管M2，使第二开关管M2保持导通状态，只有当用于驱动第二开关管M2的电池电压低到低于第二开关管M2的导通电压的极端状态时，该第二开关管M2才处于断开状态。

以图1所示，采用N型开关管为第二开关管M2示意，使第二开关管M2的源极“S”、漏极“D”分别与第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”电连接，第二电阻R1串联在第二开关管M2的源极“S”与第一电池单元BT1的负极“-”之间，将第二电池单元BT2的电压接入第二开关管M2的栅源两极，作为其驱动电压，使当第二电池单元BT2的电压大于第二开关管M2的导通阈值电压时，第二开关管M2处于导通状态，第二电阻R2串联在第二开关管M2的源极“S”侧。

设当前第一电池单元BT1的电压低于第二电池单元BT2的电压，且两者之间的压差越大，第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的充放电电流越大，第二电阻R2两端的压降越大，第二开关管M2的源极“S”电压VS越大，根据VGS=VG-VS，此时第二开关管M2的栅源电压越小。可见，当第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差大于预定的阈值时，第二开关管M2的栅源电压等于或小于其导通电压，第二开关管M2会进入截止工作状态，在截止后，在第二开关管M2的栅源电压的驱动下，第二开关管M2导通，故电路在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差大于一额定值时，在第二开关管M2的作用下，环路的电流被限定在一稳态电流，直到第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差小于该预定阈值后，环路的电流随第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的压差正向变化：随压差的降低而电流变小。

参见图1所示，在第二开关管M2的栅极还串联有第四电阻R4，以避免电路中的高频干扰流入第二开关管M2，以提高第二开关管M2的工作稳定性及安全性。

参见图2所示，以图2中的第三电池单元BT3、第四电源单元作为相并联的两电池单元时，其基于电路器件成本的原因，第三电池单元BT3、第四电源单元的正极“+”之间的充放电电路可以复用第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间的电路。此时，将第三电池单元BT3等效为第一电池单元BT1，将第四电池单元BT4等效于第二电池单元BT2，其正极“+”之间、负极“-”之间的充放电回路同理于第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”之间、负极“-”之间的充放电回路，电路原理同理于第一电池单元BT1、第二电池单元BT2之间的电路原理。

需要说明的是，图2以串联相邻的两对并联电池单元（比如第一电池单元BT1、第二电池单元BT2组成一组并联电池单元，第三电池单元BT3、第四电池单元BT4组成一组并联电池单元，两组并联电池单元相互串联）在相互串联端复用充放电电路为示意，采用电路复用有利于节约电路的器件成本，但是实际并不限于此，不应造成对本实施例的限制。

另外，本实施例图1以采用P型开关管作为第一开关管M1，以采用N型开关管作为第二开关管M2，但实际并不限于此，本领域技术人员根据本实用新型实施例原理可以选用各种开关管实现本实施例的第一开关管M1、第二开关管M2，根据选用的开关管特性将其连接在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”之间、负极“-”之间，并使连接在其栅源两极之间的电池单元的电压大于其导通阈值时，该第一开关管M1、第二开关管M2均处于导通状态。

需要说明的是，本实施例图2以四组并联电池单元为示意，但是，并不仅限于此，本实施例技术方案可以应用于五组、六组、七组甚至更多组并联电池单元的电池组。

实施例2：

参见图3所示，本实施例与实施例1中的图2所不同之处主要在于：

在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间采用P型MOS管M2’作为第二开关管，相应地，将第三电池BT3的负极电压接入第二MOS管M2的栅极“G”作为其驱动电压，使只要第三电池BT3的电压未低于第二MOS管M2的驱动电压则第二MOS管M2一直保持导通状态；

在第三电池单元BT3、第四电池单元BT4的负极“-”之间采用P型MOS管M3’作为第三开关管，相应地，将第五电池BT5的负极电压接入第三MOS管M3’的栅极“G”作为其驱动电压，使只要第五电池BT5的电压未低于第三MOS管M3’的驱动电压则第三MOS管M3’一直保持导通状态；

在第五电池单元BT5、第六电池单元BT6的负极“-”之间采用P型MOS管M4’作为第四开关管，相应地，将第七电池BT7的负极电压接入第四MOS管M4’的栅极“G”作为其驱动电压，使只要第七电池BT7的电压未低于第四MOS管M4’的驱动电压则第四MOS管M4’一直保持导通状态。

本实施例的有益效果与实施例1中图2电路的有益效果相同。

实施例3：

参见图3所示，本实施例与实施例1、2所不同之处主要在于，本实施例采用三极管来实现开关管。

参见图4所示，本实施例采用PNP三极管M1’’实现第一开关管，第一PNP三极管M1’’的发射极“E”、集电极“C”串联在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的正极“+”之间，第一电阻R1串联在PNP三极管M1’’的发射极“E”侧，将第二电池单元BT2的负极电压接入第一PNP三极管M1’’的基极“B”作为其驱动电压，使只要第一电池单元BT1的电压不低于第一PNP三极管M1’’的导通电压则第一PNP三极管M1’’保持导通状态。优选地，在基极“B”上串联第三电阻R3。

同理，采用PNP三极管M2’’实现第二开关管，第二PNP三极管M2’’的发射极“E”、集电极“C”串联在第一电池单元BT1、第二电池单元BT2的负极“-”之间（也是第三电池单元BT3、第四电池单元BT4的正极“+”之间），第二电阻R2’’串联在PNP三极管M2’’的发射极“E”侧，将第四电池单元BT4的负极电压接入第二PNP三极管M2’’的基极“B”作为其驱动电压，使只要第四电池单元BT4的电压不低于第二PNP三极管M2’’的导通电压则第二PNP三极管M2’’保持导通状态。优选地，在基极“B”上串联第四电阻R4。

同理，采用PNP三极管M3’’实现第三开关管，第三PNP三极管M3’’的发射极“E”、集电极“C”串联在第三电池单元BT3、第四电池单元BT4的负极“-”之间（也是第五电池单元BT5、第六电池单元BT6的正极“+”之间），第五电阻R5’’串联在PNP三极管M3’’的发射极“E”侧，将第六电池单元BT6的负极电压接入第三PNP三极管M3’’的基极“B”作为其驱动电压，使只要第六电池单元BT6的电压不低于第三PNP三极管M3’’的导通电压则第三PNP三极管M3’’保持导通状态。优选地，在基极“B”上串联第六电阻R6。

同理，采用PNP三极管M4’’实现第四开关管，PNP三极管M4’’的发射极“E”、集电极“C”串联在第五电池单元BT5、第六电池单元BT6的负极“-”之间（也是第七电池单元BT7、第八电池单元BT8的正极“+”之间），第七电阻R7’’串联在PNP三极管M4’’的发射极“E”侧，将第八电池单元BT8的负极电压接入PNP三极管M4’’的基极“B”作为其驱动电压，使只要第八电池单元BT8的电压不低于PNP三极管M4’’的导通电压则PNP三极管M4’’保持导通状态。优选地，在基极“B”上串联第八电阻R8。

采用NPN三极管M5’’实现第五开关管，NPN三极管M5’’的发射极“E”、集电极“C”串联在第七电池单元BT7、第八电池单元BT8的负极“-”之间，第九电阻R9’’串联在NPN三极管M5’’的发射极“E”侧，将第七电池单元BT7的正极“+”电压接入NPN三极管M5’’的基极“B”作为其驱动电压，使只要第七电池单元BT7的电压不低于NPN三极管M5’’的导通电压则NPN三极管M5’’保持导通状态。优选地，在基极“B”上串联第十电阻R10。

本实施例的电路的工作原理及有益效同理于实施例1中图2电路的工作原理及有益效果。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。