一种锂电池被动均衡保护电路及充电器的制作方法

1.本发明涉及电池充电技术领域，特别是涉及一种锂电池被动均衡保护电路及充电器。


背景技术：

2.随着锂电池技术的飞速发展，以及节能减排环保方面受到越来越重视，致使锂电池在各行各业得到了广泛的应用，比如便携式装备、电动车等上均配备有锂电池。并且在需要输出高电压高功率时，还需要将多个单节锂电池进行串联，组成一个电池包使用，但是在锂电池串联的情况下，由于单体电芯的个体存在差异性，在后期的若干次使用后，会出现个别单体电芯电压低，充不满电的问题，这种情况如果不及时处理掉，会导致整组电池包性能下降，甚至出现鼓包、漏液等事故。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种锂电池被动均衡保护电路及充电器，以解决现有技术对锂电池进行串联充电时，由于电池个体差异而导致个别单体电芯电压低或充不满电的问题。
4.第一方面，本发明提供了一种锂电池被动均衡保护电路，该锂电池被动均衡保护电路包括：将锂电池与所述锂电池被动均衡保护电路的输入端相连接，并将所述锂电池与充电源连接，所述锂电池被动均衡保护电路包括控制电路和均衡保护电路；所述控制电路，用于判断所述锂电池是否进入均衡充电模式，如果是，则开启所述均衡保护电路使能；所述均衡保护电路，用于在所述控制电路的触发下，将多余的电量以热能的形式消耗掉；其中，所述锂电池是串联的多个锂电池，且每一个所述锂电池均对应并联一个所述锂电池被动均衡保护电路。
5.可选地，所述锂电池被动均衡保护电路还包括显示电路；
6.所述控制电路还用于，在所述均衡保护电路使能的情况下，控制所述显示电路打开指示灯，以指示所述锂电池进入到了均衡充电模式。
7.可选地，所述控制电路为基准电压源u1，基于所述基准电压源输出端和输入端的电压来判断所述锂电池是否进入均衡充电模式，当所述基准电压源输出端和输入端的电压相等，则确定所述锂电池进入均衡充电模式，否则，则所述锂电池未进入均衡充电模式。
8.可选地，所述均衡保护电路包括第一匹配电阻r1、第二配电阻r2、均衡mos管q1、功率电阻r4、保险丝f1、三极管q2、第一限流电阻r3和第二限流电阻r5；
9.所述第一匹配电阻r1一端连接所述锂电池正极，另一端连接基准电压源u1的输入端；
10.所述第二匹配电阻r2一端连接电池负极和基准电压源u1的地端，另一端连接基准电压源u1的输入端；
11.所述第一均衡mos管q1的栅极和基准电压源u1的输出端连接，所述第一均衡mos管q1的源极和功率电阻r4的一端连接，均衡mos管q1的漏极与所述第一匹配电阻r1、第一限流
电阻r3、锂电池的正极和三极管q2的发射极连接；
12.所述三极管q2的基极和基准电压源u1的输出端连接，三极管q2的集电极和第二限流电阻r5的一端连接，三极管q2的发射极和第一匹配电阻r1、第一限流电阻r3、电池的正极、均衡mos管q1的漏极连接；
13.所述功率电阻r4一端和保险丝f1连接，另一端和均衡mos管q2源极连接，所述保险丝f1一端和功率电阻r4连接，另一端和锂电池负极、基准电压源的地极、第二匹配电阻r2连接。
14.可选地，锂电池负极与led灯的负极连接。
15.可选地，通过改变第一匹配电阻r1和第二匹配电阻r2的阻值，并搭配基准电压源u1，以改变均衡锂电池电压，使得所述锂电池被动均衡保护电路适配不同充电电压。
16.可选地，根据vout＝(1+r1/r2)
×
2.495v确定所述第一匹配电阻r1和第二匹配电阻r2的阻值，以通过改变所述第一匹配电阻r1和第二匹配电阻r2的阻值，搭配基准电压源，以改变需均衡的锂电池电压。
17.可选地，当单节被充电锂电池电压达到3.7v时，均衡mos管q1和三极管q2被打开，一部分多余的电量经均衡mos管q1流向功率电阻r4，将多余的电量转化为热量消耗点，另一部分多余的电量经三极管q2流向第二限流电阻r5和led灯l1，将多余的电量转化为光能消耗掉。
18.第二方面，本发明提供了一种充电器，所述充电器包括上述中任一种所述的锂电池被动均衡保护电路。
19.本发明有益效果如下：
20.本发明的锂电池被动均衡保护电路，该锂电池被动均衡保护电路能够支持多电压平台、多串数、模块化程度高、通用化程度高，并且无需单片机控制模块的锂电池被动均衡保护电路，所以本发明能够有效解决现有被动均衡保护电路存在的各种问题。另外，本发明选用的器件全部为国产器件，国产化率达到百分之百，且本发明的均衡保护电路设计简单，电路板体积小，通用化程度高，同时本发明的制作成本低，并能够支持充满电为3.7v的锂电池、充满电为4.2v的锂电池以及多串数锂电池组的均衡保护。
21.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
22.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
23.图1是本发明第一实施例提供的锂电池被动均衡保护电路的功能原理图；
24.图2是本发明第一实施例提供的单节锂电池被动均衡保护电路原理图；
25.图3是本发明第一实施例提供的多路锂电池组被动均衡保护使用示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
27.本发明第一实施例提供了一种锂电池被动均衡保护电路，本发明实施例是将锂电池与所述锂电池被动均衡保护电路的输入端相连接，并将所述锂电池与充电源连接，所述锂电池被动均衡保护电路包括控制电路和均衡保护电路，参见图1，其中，本发明实施例中的控制电路用于判断所述锂电池是否进入均衡充电模式，如果是，则吃法所述均衡保护电路使能，均衡保护电路用于在所述控制电路的触发下，将多余的电量以热能的形式消耗掉；
28.也就是说，本发明实施例中的锂电池被动均衡保护电路能够支持多电压平台、多串数、模块化程度高、通用化程度高，并且无需单片机控制模块的锂电池被动均衡保护电路，所以本发明能够有效解决现有被动均衡保护电路存在的各种问题。另外，本发明选用的器件全部为国产器件，国产化率达到百分之百，且本发明的均衡保护电路设计简单，电路板体积小，通用化程度高，同时本发明的制作成本低，并能够支持充满电为3.7v的锂电池、充满电为4.2v的锂电池以及多串数锂电池组的均衡保护。
29.具体实施时，本发明实施例中的锂电池被动均衡保护电路还包括显示电路，在所述均衡保护电路使能的情况下，通过所述控制电路控制所述显示电路打开指示灯，以指示所述锂电池进入到了均衡充电模式。
30.参见图2，本发明实施例中的控制电路为基准电压源u1，基于所述基准电压源输出端和输入端的电压来判断所述锂电池是否进入均衡充电模式，当所述基准电压源输出端和输入端的电压相等，则确定所述锂电池进入均衡充电模式，否则，则所述锂电池未进入均衡充电模式。
31.具体实施时，本发明实施例中的均衡保护电路包括第一匹配电阻r1、第二配电阻r2、均衡mos管q1、功率电阻r4、保险丝f1、三极管q2、第一限流电阻r3和第二限流电阻r5；
32.其中，所述第一匹配电阻r1一端连接所述锂电池正极，另一端连接基准电压源u1的输入端；所述第二匹配电阻r2一端连接电池负极和基准电压源u1的地端，另一端连接基准电压源u1的输入端；所述第一均衡mos管q1的栅极和基准电压源u1的输出端连接，所述第一均衡mos管q1的源极和功率电阻r4的一端连接，均衡mos管q1的漏极与所述第一匹配电阻r1、第一限流电阻r3、锂电池的正极和三极管q2的发射极连接；所述三极管q2的基极和基准电压源u1的输出端连接，三极管q2的集电极和第二限流电阻r5的一端连接，三极管q2的发射极和第一匹配电阻r1、第一限流电阻r3、电池的正极、均衡mos管q1的漏极连接；所述功率电阻r4一端和保险丝f1连接，另一端和均衡mos管q2源极连接，所述保险丝f1一端和功率电阻r4连接，另一端和锂电池负极、基准电压源的地极、第二匹配电阻r2连接。并且锂电池负极与led灯的负极连接。
33.本发明实施例是通过改变第一匹配电阻r1和第二匹配电阻r2的阻值，并搭配基准电压源u1，以改变均衡锂电池电压，使得所述锂电池被动均衡保护电路适配不同充电电压。
34.具体来说，本发明实施例是根据vout＝(1+r1/r2)
×
2.495v确定所述第一匹配电阻r1和第二匹配电阻r2的阻值，其中，vout为输出电压，2.495v为基准电压源u1的参考电压。本发明实施例通过改变匹配电阻r1和r2的阻值，搭配基准电压源，则可以改变需均衡锂电池电压。
35.具体实施时，当单节被充电锂电池电压达到3.7v时，均衡mos管q1和三极管q2被打开，一部分多余的电量经均衡mos管q1流向功率电阻r4，将多余的电量转化为热量消耗点，另一部分多余的电量经三极管q2流向第二限流电阻r5和led灯l1，将多余的电量转化为光能消耗掉。
36.参见图3，具体实施时，本发明实施例中的锂电池是串联的多个锂电池，且每一个所述锂电池均对应串联一个所述锂电池被动均衡保护电路。
37.下面将结合图2和图3通过一个具体的例子来对本发明实施例所述的方法进行说明：
38.参见图2，本发明实施例中的锂电池被动均衡保护电包括匹配电阻、基准电压源、均衡mos管、功率电阻、保险丝、三极管、限流电阻和led灯。其中匹配电阻为r1和r2，基准电压源为u1，均衡mos管为q1，功率电阻为r4，保险丝为f1，三极管为q2，限流电阻为r5，led灯为l1。其中所述匹配电阻r1一端连接电池正极，另一端连接基准电压源的输入端；匹配电阻r2一端连接电池负极和基准电压源的地，另一端连接基准电压源的输入端。其中所述均衡mos管q1的栅极和基准电压源u1的输出端连接，均衡mos管q1的源极和功率电阻r4的一端连接，均衡mos管的漏极和匹配电阻r1、限流电阻r3、电池的正极和三极管q2的发射极连接。其中所述三极管q2的基极和基准电压源u1的输出端连接，三极管q2的集电极和限流电阻r5的一端连接，三极管q2的发射极和匹配电阻r1、限流电阻r3、电池的正极、均衡mos管的漏极连接。所述功率电阻r4一端和保险丝f1连接，另一端和均衡mos管源极连接。所述保险丝f1一端和功率电阻r4连接，另一端和电池负极、基准电压源的地、匹配电阻r2和led灯的负极连接。
39.本发明实施例通过改变匹配电阻r1和r2的阻值，搭配基准电压源，则可以改变需均衡锂电池电压，具体公式为：vout＝(1+r1/r2)
×
2.495v。如被动均衡应用在充满电为3.7v的锂电池时，可将匹配电阻r1设置为110千欧姆，匹配电阻r2设置为240千欧姆，输出电压为3.64v。当单节被充电锂电池电压达到3.7v时，此时均衡mos管q1和三极管q2被打开，一部分多余的电量经均衡mos管q1流向功率电阻r4，将多余的电量转化为热量消耗点，另一部分多余的电量经三极管q2流向限流电阻r5和led灯l1，将多余的电量转化为光能消耗掉。通过led灯l1的被点亮，此时指示锂电池进入到了均衡状态。如被动均衡应用在充满电为4.2v的锂电池时，可将匹配电阻r1设置为75千欧姆，匹配电阻r2设置为110千欧姆，输出电压为4.196v。当单节被充电锂电池电压达到4.2v时，此时均衡mos管q1和三极管q2被打开，一部分多余的电量经均衡mos管q1流向功率电阻r4，将多余的电量转化为热量消耗点，另一部分多余的电量经三极管q2流向限流电阻r5和led灯l1，将多余的电量转化为光能消耗掉。通过led灯l1的被点亮，此时指示锂电池进入到了均衡状态。
40.参见图3，本发明实施例是针对多节锂电池串联组成的电池组进行被动均衡，具体操作为：将多节串联锂电池组的每一节锂电池标记为c1、c2、c3、
……
cn，在第一节锂电池c1并联一个被动均衡电路模块，在第二节锂电池c2并联一个被动均衡电路模块，在第三节锂电池c3并联一个被动均衡电路模块，依次类推，第n节锂电池cn并联一个被动均衡电路模块。当锂电池组进入恒压充电阶段，开始均衡充电的过程中，某一节锂电池进入均衡状态时，相对应的被动均衡电路模块就会开始工作，功率电阻r4开始发热和led灯l1被点亮。当所有被动均衡电路模块的led灯l1都被点亮时，标志着所有单节锂电池都进入了均衡状态。
41.本发明第二实施例提供了一种充电器，所述充电器包括本发明第一实施例中任一种所述的锂电池被动均衡保护电路。本发明实施例的相关内容可参见本发明第一实施例进行理解，在此不做详细论述。
42.尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。