[发明专利]电池均衡电路和方法以及电池管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池均衡电路，特别是一种对含有多个电池单元的电 池组进行均衡的电路、系统以及方法。

背景技术

锂离子电池组通常被用作直流电源，其内部一般包含多个串联的电池 单元。在日常使用的过程中，对电池组的充电和放电可能会逐渐导致电池 单元之间的电压差异。当一组串联的电池单元中有一个或多个电池单元的 充电速度比其他电池单元更快或更慢，也即出现了不均衡现象。

图1所示为一种传统的电池均衡电路的方框示意图。一组串联的电池 单元中包含第一电池单元102和第二电池单元103。电池单元102的正端 (阳极)通过电阻108连接至控制器110的端口BAT1。电池单元102的 负端(阴极)通过电阻106连接至控制器110的端口BAT0。一条外部分 流通路与电池单元102并联。该分流通路包含限流电阻101和与之串联的 分流控制开关104。分流控制开关104由控制器110通过一个专门的引脚 CB1进行控制。类似的，电池单元103的正端通过电阻112连接至控制器 110的端口BAT2。电池单元103的负端通过电阻108连接至控制器110 的端口BAT1。一条外部分流通路与电池单元103并联。该分流通路包含 限流电阻114和与之串联的分流控制开关116。分流控制开关116由控制 器110通过一个专门的引脚CB2进行控制。

当发现有不均衡情况，比如电池单元102的电压高于其他电池单元， 控制器110接通分流控制开关104，以产生流经外部分流通路的分流电流， 从而减缓对电池单元102的充电，使得电池组中各个电池单元的电压趋于 均衡。这种传统方法的缺点之一是每个电池单元需要由一个专门的引脚 (如对应电池单元102的引脚CB1和对应电池单元103的引脚CB2)来 分别控制对应的分流控制开关，从而会提高成本。

图2所示为另一种传统的电池均衡电路的方框示意图。图2中与图1 标号相同的部件具有相同或类似的功能。在控制器210内部，内部开关 212连接于端口BAT1和BAT0之间。内部开关216连接于端口BAT2和 BAT1之间。内部开关212和内部开关216由同样位于控制器210内的内 部开关控制单元214进行控制。

图2中，为了导通电池单元102的分流通路，需要接通内部开关212， 以产生从电池单元102正端流经电阻108、端口BAT1、内部开关212、 端口BAT0，然后经过电阻106到电池单元102负端的电流I2。为了导通 电池单元103的分流通路，需要接通内部开关216，以产生从电池单元103 正端流经电阻112、端口BAT2、内部开关216、端口BAT1，然后经过电 阻108到电池单元103负端的电流I3。这样的结果是，因为电流I2和电 流I3的方向相反，在电阻108上会产生电流方向冲突。如果I2和I3的 大小一样，则电阻108上的压降为0，从而无法使得分流控制开关116接 通。因此，这种传统的方法不适用于对多个串联的电池单元进行均衡。

发明内容

本发明提供了一种电池均衡电路，用于均衡至少包含第一电池单元和 与所述第一电池单元相邻的第二电池单元的电池组。所述电池均衡电路包 含与所述第一电池单元并联的第一分流通路和与所述第二电池单元并联 的第二分流通路。所述第一分流通路用于导通所述第一电池单元的分流电 流，所述第二分流通路用于导通所述第二电池单元的分流电流。所述电池 均衡电路还包括与所述第一分流通路和所述第二分流通路耦合的控制器， 如果所述第一电池单元和所述第二电池单元不均衡，则所述控制器交替地 导通所述第一分流通路和所述第二分流通路。

本发明还提供了一种电池管理系统，所述电池管理系统包含为多个电 池单元充电的充电器、与所述多个电池单元相连用于监测是否有不均衡状 况产生的监测电路，以及与所述监测电路相连的电池均衡电路。所述多个 电池单元至少包含第一电池单元和与所述第一电池单元相邻的第二电池 单元。所述电池均衡电路包含与所述第一电池单元并联的第一分流通路和 与所述第二电池单元并联的第二分流通路。所述第一分流通路用于导通所 述第一电池单元的分流电流，所述第二分流通路用于导通所述第二电池单 元的分流电流。所述电池均衡电路还包括与所述第一分流通路和所述第二 分流通路耦合的控制器，如果所述第一电池单元和所述第二电池单元不均 衡，则所述控制器交替地导通所述第一分流通路和所述第二分流通路。