CN101521390A - 电池组充电平衡电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组充电平衡电路，其用于连接在一充放电电路的两充放电端之间以对一由多个串联的电池单元组成的电池组进行充电。本电池组充电平衡电路包括一第一平衡控制电路、一第二平衡控制电路及一保护电路。第一平衡控制电路及第二平衡控制电路串联连接在充放电电路的两充放电端之间。第一平衡控制电路具有多个与相应的电池单元并联的控制单元。第二平衡控制电路具有并联的第一支路及第二支路。保护电路与所述控制单元、第一支路及第二支路连接。本电池组充电平衡电路通过控制第一支路或第二支路的导通或断开可控制充电电流的大小，从而有效的使电池组的各电池单元达到充电平衡。

Description

电池组充电平衡电路

技术领域

本发明涉及一种充电电路，尤其涉及一种可对锂电池组的每个电池单元进行均等充电的充电平衡电路。

背景技术

当今的大多数便携式数字产品都是靠可充电电池提供电能的。而在实际应用中，由于单一的电池所提供的电压有限，因此通常采用将多个电池单元串联成电池组的方式向数字产品提供电能。在电池组的电能耗尽后，需要通过充电电路对电池组进行充电。

然而在对串联的电池组进行充电时，经常会出现“电池单元不平衡”的现象而影响电池组的正常充电。这种现像是由于串联电池组中各电池单元内残余电量不等造成的。因此，在对电池组进行充电时，残余电量较多的电池单元将比残余电量较少的电池单元更快的达到充电饱和状态。当一电池单元达到充电饱和状态时，该电池组的保护IC将启动过压保护(Over Voltage Protection)功能，阻止充电电路继续向电池组充电，而其它尚未达到充电饱和状态的电池单元不能继续充电达到饱和。放电时，未达到充电饱和的电池单元因提前达到一预设的残余电量而启动保护IC的过放保护(UnderVoltage Protection)功能而使电池组停止向外提供电能。因此，“电池单元不平衡”的现象将导致电池组频繁充电，从而影响数字产品的正常使用，且影响电池的使用寿命。

为了克服上述“电池单元不平衡”现象的影响，业内使用了一种串联电池组充电电路，如图1所示。该串联电池组充电电路在一电池组B’的第一电池B1’的两端并联一串联的第一电阻R1’和第一开关SW1’，同时在一与该第一电池B1’串联的第二电池B2’的两端并联一串联的第二电阻R2’和第二开关SW2’。

在充电时，如果第一电池B1’先达到充电平衡，则该第一开关SW1’导通。此时，原本流经第一电池B1’的部分充电电流通过该第一电阻R1’及第一开关SW1’流入第二电池B2’，从而防止因电池组B’启动过充保护功能而停止充电，进而继续对尚未达到饱和状态的第二电池B2’进行充电。

但是，由于实际充电电路中的充电电流很大，在启动第一开关SW1’后，仍将有一较大的电流流过上述第一电池B1’，因而导致平衡电路的充电效果不佳，不能有效地实现电池组B’的充电平衡。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种有效对电池组进行平衡充电的电池组充电平衡电路。

为达成上述目的，本发明提供了一种电池组充电平衡电路，用于连接在一充放电电路的两充放电端之间，以对一由多个串联在一起的电池单元组成的电池组进行充电。该电池组充电平衡电路包括一第一平衡控制电路、一第二平衡控制电路及一保护电路。第一平衡控制电路与充放电电路的一充放电端连接。该第一平衡控制电路具有多个串联连接的并分别与相应的电池单元并联的控制单元，每一控制单元包括串联连接的一开关元件及一电阻元件。第二平衡控制电路连接在充放电电路的另一充放电端和第一平衡控制电路之间，其具有并联的第一支路及第二支路，第一支路包括开关元件，第二支路包括串联在一起的开关元件和电阻元件。保护电路具有多个控制端，该多个控制端分别与上述各开关元件连接。在第一平衡控制电路的开关元件断开时，保护电路控制第一支路的开关元件导通而控制第二支路的开关元件断开；在第一平衡控制电路的至少一开关元件导通时，保护电路控制第二支路的开关元件导通而控制第一支路的开关元件断开。

如上所述，本发明电池组充电平衡电路通过该保护电路控制第二平衡控制电路的第一支路或第二支路的导通，从而控制充放电电路中充电电流的大小，同时通过与电池单元并联的控制单元对电池组中的达到一预设的不平衡保护启动电压点的电池单元进行分流，因而防止保护电路过早地启动过充保护功能，从而得以继续对电池组的电池单元进行充电，以有效达到各电池单元的充电平衡。

附图说明

在说明书附图中

图1是现有技术揭露的一电池组平衡电路的电路图。

图2是本发明电池组平衡电路的一实施例的电路图。

图中各元件的附图标记说明如下：

[背景技术]

电池组             B’            第一电池          B1’

第二电池           B2’           第一电阻          R1’

第一开关           SW1’          第二电阻          R2’

第二开关           SW2’

[本发明]

电池组充电平衡电路                E

第一平衡控制电路                  C1

第二平衡控制电路                  C2

充放电端           11、12         第一支路          A1

第二支路           A2             第一开关          SW1

第二开关           SW2            第三开关          SW3

第四开关           SW4            第五开关          SW5

第六开关           SW6            第一电阻          R1

第二电阻           R2             第三电阻          R3

电池组             B              第一电池单元      B1

第二电池单元       B2             充放电电路        10

保护电路           P              控制端            P1-P6

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

图2揭示了本发明电池组充电平衡电路E的一实施例。本发明电池组充电平衡电路E与一充放电电路10连接以对一电池组B进行充电。该充放电电路10具有两充放电端11、12。该电池组B由多个串联在一起的电池单元组成。在本实施例中，电池组B由第一电池单元B1及第二电池单元B2串联而成。

所述电池组充电平衡电路E包括：第一平衡控制电路C1、第二平衡控制电路C2及保护电路P。保护电路P与充放电电路10的充放电端11连接，以由该充放电电路10或电池组B提供工作电压，其具有多个控制端。在本实施例中，保护电路P具有六个控制端，该六个控制端的标号分别为P1-P6。

第一平衡控制电路C1具有两串联连接的控制单元。其中，每一控制单元分别与电池组B中相应的一电池单元并联，且每一控制单元均包括串联连接的一开关元件及一电阻元件。在本实施例中，第一平衡控制电路C1具有两个控制单元，其中，第一控制单元包括一第一开关SW1及一第一电阻R1。该第一开关SW1优选为一场效应三极管，其栅极(Gate Electrode)与保护电路P的控制端P1连接，其漏极(Drain Electrode)与充放电电路10的充放电端11和第一电池单元B1的正极连接，第一电阻R1连接在第一开关SW1的源极(Source Electrode)与第一电池单元B1的负极之间；第二控制单元包括一第二开关SW2及一第二电阻R2，第二开关SW2优选为一场效应三极管，其栅极与保护电路P的控制端P2连接，其漏极与第二电池单元B2的正极连接，第二电阻R2连接在第二开关SW2的源极与第二电池单元B2的负极之间。

第二平衡控制电路C2包括相互并联的一第一支路A1及一第二支路A2。第一支路A1包括相互串联的一第三开关SW3及一第四开关SW4。第三开关SW3和第四开关SW4为场效应三极管，第三开关SW3的源极与第一平衡控制电路C1的第二电阻R2和第二电池单元B2的负极连接，第三开关SW3的漏极与第四开关SW4的漏极连接，第三开关SW3的栅极与保护电路P的控制端P3连接；第四开关SW4的源极与充放电电路10的充放电端12连接，第四开关SW4的栅极与保护电路P的控制端P4连接。

第二支路A2包括相互串联的一第五开关SW5、一第六开关SW6及一第三电阻R3。第五开关SW5和第六开关SW6为场效应三极管，第五开关SW5的源极与第一平衡控制电路C1的第二电阻R2和第二电池单元B2的负极连接，第五开关SW5的漏极与第六开关SW6的漏极连接，第五开关SW5的栅极与保护电路P的控制端P5连接；第六开关SW6的栅极与保护电路P的控制端P6连接；第三电阻R3连接在第六开关SW6的源极与充放电电路10的充放电端12之间。

本发明所揭露的电池组充电平衡电路E对电池组B进行充电的过程说明如下：

在第一电池单元B1及一第二电池单元B2达到一预设的不平衡保护启动电压点(该电压点通常小于充电饱和的电压点)之前，第一开关SW1、第二开关SW2、第五开关SW5及第六开关SW6处于断开状态，第三开关SW3及第四开关SW4处于导通状态，因此充放电电路10的充放电端11输出的充电电流，经电池组B的第一电池单元B1、第二电池单元B2、第三开关SW3及第四开关SW4流入充放电电路10的另一充放电端12。

当电池组B中的一电池单元先达到预设的不平衡保护启动电压点时，保护电路P触发第三开关SW3及第四开关SW4断开，使第五开关SW5及第六开关SW6导通，从而使第三电阻R3串入电路，以减小电池组B的充电电流；同时，使与达到不平衡保护启动电压点的电池单元并联的控制单元导通，以分流该电池单元的充电电流，从而防止其因过充而损坏；此时，与其它电池单元并联的控制单元保持断开，从而继续以较大的电流对其它电池单元充电至充电平衡。

现以第一电池单元B1先达到不平衡保护启动电压点为例进行说明。

此时保护电路P使第二开关SW2、第三开关SW3及第四开关SW4断开，使第一开关SW1、第五开关SW5及第六开关SW6导通，从而通过第三电阻R3减小该电池组充电平衡电路E的充电电流。由于第一开关SW1导通而将充电电流分流至第一电阻R1，因此减小了流过第一电池单元B1的电流，这延长了第一电池单元B1达到充电饱和的时间，从而防止保护电路P过早地启动过压保护功能，以继续对电池组B的其它电池单元进行充电。

当电池组B放电时，电池组充电平衡电路E中的第一支路A1的第三开关SW3、第四开关SW4保持导通，第一开关SW1、第二开关SW2、第五开关SW5、第六开关SW6处于断开状态，从而通过充放电电路10向一电子装置(图未示)提供电能。

综上所述，本发明电池组充电平衡电路E通过保护电路P控制第一支路A1或第二支路A2导通，从而控制电池组B充电电流的大小；同时通过控制单元对电池组B中的达到不平衡保护启动电压点的电池单元分流，因而防止保护电路P过早地启动过充保护功能，从而得以继续对电池组B的其它各电池单元进行充电，以有效达到各电池单元的充电平衡。

以上所揭露的，仅是本发明的一个较佳实施例，不应以限定本发明的权利范围。至于本发明的其它等效修饰或变化，都应该涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种电池组充电平衡电路，用于连接在一充放电电路的两充放电端之间以对一由多个串联在一起的电池单元组成的电池组进行充电，其特征是，该电池组充电平衡电路包括：

一第一平衡控制电路，与充放电电路的一端连接，该第一平衡控制电路具有多个串联连接并分别与相应的电池单元并联的控制单元，每一控制单元包括串联连接的一开关元件及一电阻元件；

一第二平衡控制电路，连接在充放电电路的另一端和第一平衡控制电路之间，其具有并联的第一支路及第二支路，第一支路包括开关元件，第二支路包括串联在一起的开关元件和一电阻元件；及

一保护电路，其具有多个控制端，该多个控制端分别与上述各开关元件连接，在第一平衡控制电路的开关元件全部断开时，保护电路控制第一支路的开关元件导通而控制第二支路的开关元件断开，在第一平衡控制电路的至少一开关元件导通时，保护电路控制第二支路的开关元件导通而控制第一支路的开关元件断开。

2.根据专利要求1所述的电池组充电平衡电路，其特征是：所述第一支路由两个串联连接的开关元件组成。

3.根据专利要求1所述的电池组充电平衡电路，其特征是：所述第二支路由两开关元件和一个电阻元件组成。

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