專利名稱：一種鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組的修復(fù)電路，尤其是鋰離子電池組平衡電壓的修復(fù)電路， 具體地說(shuō)是一種鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，由于單個(gè)鋰離子電池的電壓只有3. 7V左右，在實(shí)際使用時(shí)為了滿足工作電壓等級(jí)要求，通常需要將若干個(gè)鋰離子電池串聯(lián)成電池組，由于單體電池存在一定的差異性，電池組在使用一段時(shí)間后或在組裝時(shí)就會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)在一起的各個(gè)電池的端電壓不平衡的現(xiàn)象，雖然部分鋰離子電池組的保護(hù)系統(tǒng)有電壓均衡裝置，但其只有在系統(tǒng)充電末期，當(dāng)個(gè)別單體端電壓接近充電保護(hù)電壓時(shí)，才有幾十毫安的最大平衡電流通過(guò)，且充電結(jié)束后平衡很快就終止，平衡時(shí)間短、容量差別小，效果非常不明顯，同時(shí)對(duì)于處在平衡電壓設(shè)定值以下或非充電狀態(tài)電池組電壓的平衡就無(wú)能為力。市場(chǎng)迫切需要不受端電壓限制的平衡電路，只要用戶認(rèn)為有必要時(shí)，就能方便、快捷、有效進(jìn)行端電壓的平衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)電池組在使用一段時(shí)間后或在組裝時(shí)出現(xiàn)的串聯(lián)在一起的各個(gè)電池的端電壓不平衡的問(wèn)題，提出一種當(dāng)用戶需要時(shí)，就能方便、快捷、有效進(jìn)行端電壓平衡的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，它包括多個(gè)電壓平衡模塊，在η個(gè)鋰離子電池P串聯(lián)構(gòu)成的電池組中，η-1個(gè)電壓平衡模塊分別位于相鄰的鋰離子電池P之間，η為正整數(shù)。本發(fā)明的電壓平衡模塊包括由運(yùn)算放大器Un、比較電阻1 1、構(gòu)成的比較電路和由負(fù)載電阻I nL、隔離保護(hù)電阻foi3、場(chǎng)效應(yīng)管Qn構(gòu)成的平衡驅(qū)動(dòng)電路，比較電路的一信號(hào)輸入端即運(yùn)算放大器Un的反相信號(hào)輸入端作為電壓平衡模塊的信號(hào)輸入與對(duì)應(yīng)的相鄰兩組鋰離子電池PruPn-I的中間抽頭相連，比較電路的另一信號(hào)輸入端即運(yùn)算放大器Un的同相信號(hào)輸入端作為電壓平衡模塊的另一信號(hào)輸入與比較電阻tol、Rn2的連接點(diǎn)相連，比較電阻foil、foi2串聯(lián)并接在相鄰的兩組鋰離子電池PruPn-I的兩端，運(yùn)算放大器Un的信號(hào)輸出通過(guò)隔離保護(hù)電阻后連接平衡驅(qū)動(dòng)電路即驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn 的漏極與負(fù)載電阻^iL的一端相連，負(fù)載電阻^iL的另一端連接鋰離子電池Pn的正極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的源極連接鋰離子電池Pn-I的負(fù)極。本發(fā)明的比較電阻foil、foi2串聯(lián)，電阻foil與電阻的阻值相等，作為分壓電阻并接在串聯(lián)的兩組鋰離子電池PruPn-I的兩端。本發(fā)明的運(yùn)算放大器Un的信號(hào)輸出通過(guò)隔離保護(hù)電阻后驅(qū)動(dòng)平衡驅(qū)動(dòng)電路即驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極電壓決定相鄰的鋰離子電池組Pn、Pn-I經(jīng)負(fù)載電阻I nL、場(chǎng)效應(yīng)管Qn后平衡電流的有無(wú)若鋰離子電池Pn高于鋰離子電池Pn-I 的電壓，平衡電流h-Ι導(dǎo)通；若鋰離子電池Pn等于或低于鋰離子電池Pn-I的電壓，平衡電流In-I截止。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，由若干個(gè)相同的電壓平衡模塊組成，每個(gè)電壓平衡模塊由比較電路和平衡驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。平衡電流I的有無(wú)取決于對(duì)應(yīng)的兩只鋰離子電池電壓比較的結(jié)果。若電池組中的第η只電池Pn的電壓高于相鄰電池Pn-I的電壓，則 In-I導(dǎo)通，Pn和Pn-I的電壓同時(shí)下降直至Pn的電壓低于Ρη+1的電壓時(shí)，In導(dǎo)通，Pn-I的電量上升，Pn下降，當(dāng)滿足Pn和Pn-I的電壓相等時(shí)，In-I截止，完成Pn的平衡；同理若電池組中的第η只電池Pn的電壓低于相鄰電池的電壓，側(cè)h導(dǎo)通，Pn和Ρη+1的電壓同時(shí)下降直至h+Ι導(dǎo)通，由于h+Ι導(dǎo)通使得Pn的電位上升直至平衡。本發(fā)明的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，當(dāng)用戶需要時(shí)，就能方便、快捷、有效進(jìn)行端電壓平衡，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、平衡精度高和效果好的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)的電路圖。圖2是本發(fā)明的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。一種鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，它包括多個(gè)電壓平衡模塊，在η個(gè)鋰離子電池P串聯(lián)構(gòu)成的電池組中，η-1個(gè)電壓平衡模塊分別位于相鄰的鋰離子電池P之間，η為正整數(shù)。如圖1所示，本發(fā)明的電壓平衡模塊包括由運(yùn)算放大器Un (型號(hào)可為CMV7101)、 比較電阻foil、Rn2構(gòu)成的比較電路和由負(fù)載電阻foiL、隔離保護(hù)電阻foi3、場(chǎng)效應(yīng)管Qn構(gòu)成的平衡驅(qū)動(dòng)電路，比較電路的一信號(hào)輸入端即運(yùn)算放大器Un的反相信號(hào)輸入端作為電壓平衡模塊的信號(hào)輸入與對(duì)應(yīng)的相鄰兩組鋰離子電池Pn、Pn-I的中間抽頭相連，比較電路的另一信號(hào)輸入端即運(yùn)算放大器Un的同相信號(hào)輸入端作為電壓平衡模塊的另一信號(hào)輸入與比較電阻tol、foi2的連接點(diǎn)相連，比較電阻tol、foi2串聯(lián)并接在相鄰的兩組鋰離子電池 PruPn-I的兩端，運(yùn)算放大器Un的信號(hào)輸出通過(guò)隔離保護(hù)電阻后連接平衡驅(qū)動(dòng)電路即驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的漏極與負(fù)載電阻^iL的一端相連，負(fù)載電阻^iL的另一端連接鋰離子電池Pn的正極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的源極連接鋰離子電池Pn-I的負(fù)極。本發(fā)明的比較電阻foil、foi2串聯(lián)，電阻foil與電阻的阻值相等，作為分壓電阻并接在串聯(lián)的兩組鋰離子電池PruPn-I的兩端。本發(fā)明的運(yùn)算放大器Un的信號(hào)輸出通過(guò)隔離保護(hù)電阻后驅(qū)動(dòng)平衡驅(qū)動(dòng)電路即驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極電壓決定相鄰的鋰離子電池組Pn、Pn-I經(jīng)負(fù)載電阻I nL、場(chǎng)效應(yīng)管Qn后平衡電流的有無(wú)若鋰離子電池Pn高于鋰離子電池Pn-I的電壓，平衡電流h-Ι導(dǎo)通；若鋰離子電池Pn等于或低于鋰離子電池Pn-I的電壓，平衡電流In-I截止。具體實(shí)施時(shí)
如圖2所示，鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，由多個(gè)電壓平衡模塊組成，每個(gè)個(gè)電壓平衡模塊由比較電路和平衡驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。以鋰離子電池PI、P2構(gòu)成的鋰離子電池組為例， 比較電路由通用低壓運(yùn)放Ul如CMV7101和高精度比較電阻Rl和R2及電池輸入信號(hào)線組成；平衡驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成由低柵壓的MOSFET管Ql和負(fù)載電阻RL及隔離保護(hù)電阻R3組成。 比較電路中運(yùn)放Ul的-端接信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)的兩組電池的中間抽頭電壓，運(yùn)放Ul的+端接高精度比較電阻Rl、R2對(duì)兩組電池分壓的中間點(diǎn)，運(yùn)放將判別的結(jié)果通過(guò)R3驅(qū)動(dòng)Ql的柵極，柵極電壓決定電池組經(jīng)負(fù)載電阻RL、場(chǎng)效應(yīng)管Ql后平衡電流Il的有無(wú)，即若P2高于 Pl的電壓，平衡電流Il導(dǎo)通；即若P2等于或低于Pl的電壓，平衡電流Il截止。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，其特征是它包括多個(gè)電壓平衡模塊，在η個(gè)鋰離子電池P串聯(lián)構(gòu)成的電池組中，η-1個(gè)電壓平衡模塊分別位于相鄰的鋰離子電池P之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，其特征是所述的電壓平衡模塊包括由運(yùn)算放大器Uru比較電阻foil、foi2構(gòu)成的比較電路和由負(fù)載電阻foiL、隔離保護(hù)電阻foi3、場(chǎng)效應(yīng)管Qn構(gòu)成的平衡驅(qū)動(dòng)電路，比較電路的一信號(hào)輸入端即運(yùn)算放大器Un的反相信號(hào)輸入端作為電壓平衡模塊的信號(hào)輸入與對(duì)應(yīng)的相鄰兩組鋰離子電池Pn、Pn-I的中間抽頭相連，比較電路的另一信號(hào)輸入端即運(yùn)算放大器Un的同相信號(hào)輸入端作為電壓平衡模塊的另一信號(hào)輸入與比較電阻foil、I n2的連接點(diǎn)相連，比較電阻tol、foi2串聯(lián)并接在相鄰的兩組鋰離子電池PruPn-I的兩端，運(yùn)算放大器Un的信號(hào)輸出通過(guò)隔離保護(hù)電阻后連接平衡驅(qū)動(dòng)電路即驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的漏極與負(fù)載電阻^iL的一端相連，負(fù)載電阻I^nL的另一端連接鋰離子電池Pn的正極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的源極連接鋰離子電池Pn-I的負(fù)極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，其特征是所述的比較電阻 RnURn2串聯(lián)，電阻foil與電阻的阻值相等，作為分壓電阻并接在串聯(lián)的兩組鋰離子電 M Pn, Pn-I的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，其特征是所述的運(yùn)算放大器 Un的信號(hào)輸出通過(guò)隔離保護(hù)電阻后驅(qū)動(dòng)平衡驅(qū)動(dòng)電路即驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極電壓決定相鄰的鋰離子電池組Pn、Pn-I經(jīng)負(fù)載電阻foiL、場(chǎng)效應(yīng)管Qn后平衡電流h-Ι的有無(wú)若鋰離子電池Pn高于鋰離子電池Pn-I的電壓，平衡電流導(dǎo)通； 若鋰離子電池Pn等于或低于鋰離子電池Pn-I的電壓，平衡電流截止。
全文摘要
一種鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，它包括多個(gè)由比較電路和平衡驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的電壓平衡模塊，在n個(gè)鋰離子電池P串聯(lián)構(gòu)成的電池組中，n-1個(gè)電壓平衡模塊分別位于相鄰的鋰離子電池P之間；比較電路的輸出通過(guò)隔離保護(hù)電阻Rn3后驅(qū)動(dòng)平衡驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Qn的柵極，柵極電壓決定相鄰的鋰離子電池組Pn、Pn-1的平衡電流In-1的有無(wú)若鋰離子電池Pn高于鋰離子電池Pn-1的電壓，平衡電流In-1導(dǎo)通；若鋰離子電池Pn等于或低于鋰離子電池Pn-1的電壓，平衡電流In-1截止。本發(fā)明的鋰離子電池組的電壓平衡系統(tǒng)，當(dāng)用戶需要時(shí)，就能方便、快捷、有效進(jìn)行端電壓平衡，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、平衡精度高和效果好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102170157SQ201110108198
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者季馬貴 申請(qǐng)人:江蘇富朗特新能源有限公司