一種充電均衡控制電路、電池組充電管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池充電領(lǐng)域，具體涉及一種充電均衡控制電路、電池組充電管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，電池組由多個單體電池串聯(lián)而成，電池之間容量的不均衡會影響整個電池組的性能。目前存在的電池組充電管理系統(tǒng)通常只有保護(hù)裝置，而沒有電壓均衡裝置，當(dāng)某個單體電池的容量與其它電池的容量不均衡時會影響整個電池組的性能。在電池組充電時，如果電池組中某個電池達(dá)到滿充狀態(tài)，則整個電池組被停止充電，而其它單體電池有可能還沒達(dá)到滿充狀態(tài)，這樣，整個電池組就沒有達(dá)到最大容量。在電池組放電時，如果某電池電壓達(dá)到關(guān)斷電壓時，整個電池組便會停止放電，而此時其它電池有可能還有剩余容量，這樣就會使整個電池組放電不徹底。經(jīng)過多個充/放電周期后，容量最小的電池將比其它電池性能衰減的更快，進(jìn)而使整個電池組的性能不斷降低，久而久之，整個電池組不僅滿足不了儲能要求，而且還會嚴(yán)重縮短整個電池組的使用壽命。
[0003]為使電池組實現(xiàn)最好的性能，即當(dāng)電池組充電時，每節(jié)電池都能充滿，當(dāng)電池組放電時，每節(jié)電池都能恰好達(dá)到關(guān)斷電壓。這樣就要求有離子電池組充電管理系統(tǒng)對每節(jié)單體電池的電壓、電流進(jìn)行精確地控制，從而保證每節(jié)電池電壓的精確一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種充電均衡控制電路、電池組充電管理系統(tǒng)及方法，既能確保各單體電池容量的滿充，實現(xiàn)電池組蓄能的最大化，又可延長電池組的使用壽命，能在充電時，對電池電壓、電流進(jìn)行精確地控制，并可保證單體電池電壓的精確一致。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種充電均衡控制電路，包括由多節(jié)單體電池串聯(lián)組成的電池組、多個第一電壓轉(zhuǎn)移電路和一個第二電壓轉(zhuǎn)移電路，所述電池組中的每個單體電池均并聯(lián)一個第一電壓轉(zhuǎn)移電路，所述單體電池的正極與第一電壓轉(zhuǎn)移電路中MOSFET的漏極電連接，所述單體電池的負(fù)極與第一電壓轉(zhuǎn)移電路中電感的一端電連接；
[0006]所述第一電壓轉(zhuǎn)移電路由一個MOSFET、一個電感和一個二極管組成，其中MOSFET的源極分別與二極管的負(fù)極和電感的一端電連接；
[0007]所述第二電壓轉(zhuǎn)移電路由一個MOSFET、一個電容和一個電感和一個二極管組成，其中電容的負(fù)極與MOSFET的漏極電連接，MOSFET的源極分別與電感的一端和二極管的正極電連接，電感的另一端與電容的正極電連接；
[0008]與各單體電池并聯(lián)的第一電壓轉(zhuǎn)移電路中的各二極管的正極相互連通后與第二電壓轉(zhuǎn)移電路中MOSFET的漏極電連接，第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的二極管的負(fù)極、電容的正極分別與電池組的的兩端電連接。
[0009]一種電池組充電管理系統(tǒng)，包括由多節(jié)單體電池串聯(lián)組成的電池組和與其電連接的用于對其進(jìn)行充電的電源，
[0010]電池電壓檢測電路，用于檢測電池組中各單體電池的單體電壓和電池組的總電壓；
[0011]智能控制電路，用于接收電池電壓檢測電路的檢測數(shù)據(jù)，并能根據(jù)電池組的充電狀態(tài)來輸出控制信號；
[0012]充電均衡控制電路，用于接收智能控制電路的控制信號，從而實現(xiàn)電池組內(nèi)單體電池之間電量的轉(zhuǎn)移；
[0013]其中電池組、電池電壓檢測電路、智能控制電路和充電均衡控制電路依次電連接；
[0014]其中充電均衡控制電路中所有MOSFET的柵極均與智能控制電路的控制端口電連接。
[0015]所述智能控制電路采用TMS320F28335芯片。
[0016]所述電池電壓檢測電路主要由設(shè)置在各單體電池上的電壓傳感器、設(shè)置在電池組兩端的電壓傳感器相連組成。
[0017]一種電池組充電管理系統(tǒng)對電池組充電的方法，包括以下步驟:
[0018](I)電池電壓檢測電路檢測出第i節(jié)電池Bi的單體電壓V Bi和電池組的平均電壓V.，并將檢測數(shù)據(jù)傳輸給智能控制電路；
[0019](2)智能控制電路對Vave和V Bi進(jìn)行比較，當(dāng)V Bi>Vave時，智能控制電路控制與第i節(jié)電池正極相連的MOSFET Qi開通，第i節(jié)電池B i的多余電量會轉(zhuǎn)移到與第i節(jié)電池對應(yīng)的電感Lj ^Vb一 Vave時，智能控制電路控制與第i節(jié)電池正極相連的MOSFET Qi關(guān)斷，電感Li，第i+Ι節(jié)電池Bi+1、第i+2節(jié)電池Bi+2至最后一節(jié)電池B n、第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的電容(；和與第i節(jié)電池對應(yīng)的二極管D ^勾成放電回路，電感L 的多余電量經(jīng)L i— B i+1…Bn-Cr-D1-L i轉(zhuǎn)移到下游的電池和第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的電容Q上；
[0020](3)當(dāng)電容(；上的電壓超過設(shè)定值時，智能控制電路控制第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的MOSFET Qr開通，電容C ,上的電量會轉(zhuǎn)移到第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的電感L ,上；當(dāng)電容C r上的電壓不大于設(shè)定值時，智能控制電路控制第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的MOSFET Qr關(guān)斷，電感L,上的電量通過第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的二極管比反饋到主回路中，從而實現(xiàn)了能量的均衡。
[0021]本發(fā)明中電池電壓檢測電路檢測電池組中各單體電池的電壓和電池組的總電壓，并將檢測結(jié)果實時送入智能控制電路，智能控制電路根據(jù)當(dāng)前電池組中各單體電池的充電情況，通過調(diào)整充電均衡控制電路的給定信號，實現(xiàn)充電均衡控制電路工作狀態(tài)的調(diào)整，從而實現(xiàn)了電池組內(nèi)電量的相互轉(zhuǎn)移，完成對電池組充電全過程的均衡控制，能在充電時，對電池電壓、電流進(jìn)行精確地控制，并可保證單體電池電壓的精確一致，這樣就有效地確保了各單體電池容量的滿充，既能實現(xiàn)電池組蓄能的最大化，又可延長電池組的使用壽命。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的原理圖；
[0023]圖2是本發(fā)明中充電均衡控制電路的原理圖；
[0024]圖3是a組仿真結(jié)果圖；
[0025]圖4是b組仿真結(jié)果圖；
[0026]圖5是c組仿真結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028]如圖2所示，圖2為三節(jié)電池串聯(lián)組成的電池組，一種充電均衡控制電路，包括由多節(jié)單體電池串聯(lián)組成的電池組、多個第一電壓轉(zhuǎn)移電路和一個第二電壓轉(zhuǎn)移電路，所述電池組中的每個單體電池均并聯(lián)一個第一電壓轉(zhuǎn)移電路，所述單體電池的正極與第一電壓轉(zhuǎn)移電路中MOSFET的漏極電連接，所述單體電池的負(fù)極與第一電壓轉(zhuǎn)移電路中電感的一端電連接；
[0029]所述第一電壓轉(zhuǎn)移電路由一個M0SFET、一個電感和一個二極管組成，其中MOSFET的源極分別與二極管的負(fù)極和電感的一端電連接；
[0030]所述第二電壓轉(zhuǎn)移電路由一個MOSFET、一個電容和一個電感和一個二極管組成，其中電容的負(fù)極與MOSFET的漏極電連接，MOSFET的源極分別與電感的一端和二極管的正極電連接，電感的另一端與電容的正極電連接；
[0031]與各單體電池并聯(lián)的第一電壓轉(zhuǎn)移電路中的各二極管的正極相互連通后與第二電壓轉(zhuǎn)移電路中MOSFET的漏極電連接，第二電壓轉(zhuǎn)移電路中的二極管的負(fù)極、電容的正極分別與電池組的的兩端電連接。
[0032]如圖1所示，一種電池組充電管理系統(tǒng)，包括由多節(jié)單體電池串聯(lián)組成的電池組和與其電連接的用于對其進(jìn)行充電的電源，
[0033]電池電壓檢測電路，用于檢測電池組中各單體電池的單體電壓和電池組的總電壓；
[0034]智能控制電路，用于接收電池電壓檢測電路的檢測數(shù)據(jù)，并能根據(jù)電池組的充電狀態(tài)來輸出控制信號；
[0035]充電均衡控制電路，用于接收智能控制電路的控制信號，從而實現(xiàn)電池組內(nèi)單體電池之間電量的轉(zhuǎn)移；
[0036]其中電池組、電池電壓檢測電路、智能控制電路和充電均衡控制電路依次電連接；
[0037]其中充電均衡控制電路中所有MOSFET的柵極均與智能控制電路的控制端口電連接。
[0038]所述智能控制電路采用TMS320F28335芯片。
[0039]所述電池電壓檢測電路主要由設(shè)置在各單體電池上的電壓傳感器、設(shè)置在電池組兩端的電壓傳感器相連組成。
[0040]一種電池組充電管理系統(tǒng)對電池組充電的方法，包括以下步驟:
[0041](I)電池電壓檢測電路檢測出第i節(jié)電池Bi的單體電壓V Bi和電池組的平均電壓V.，并將檢測數(shù)據(jù)傳輸給智能控制電路；
[0042](2)智能控制電路對Vave和V Bi進(jìn)行比較，當(dāng)V Bi>Vave時，智能控制電路控制與第i節(jié)電池正極相連的MOSFET Qi開通，第i節(jié)電池B