[实用新型]锂电池的均衡保护电路及锂电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池技术，尤其涉及一种锂电池的均衡保护电路及锂电池。

背景技术

锂电池自从90年代初开发成功以来，以其电压高、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等优点，已广泛应用于便携式电子产品、电动工具和电动车电源中。

在应用过程中，作为供电电源的锂电池通常由多个单体电池串联而成，以满足设备所需电压和功率要求。由于工艺控制和检测手段的不完善，导致各单体电池的容量存在差异。由于由多个单体电池串联而成的锂电池的容量只能达到其中最弱的单体电池的容量，导致无法充分利用各单体电池的容量。另外，在充电过程中，流过单体电池的电流相同，容量小的单体电池充满电后，流过锂电池的电流变得很小，但容量大的单体电池还未充满，继续充电就会造成容量小的单体电池两端的电压过高，从而造成单体电池过充，长期使用会导致容量小的单体电池提前失效，最终导致锂电池的提前失效。通常把因单体电池的容量差异而导致的锂电池提前失效的现象称为电池匹配失衡。

为解决电池匹配失衡问题，需要在锂电池的各单体电池上增加额外的保护电路，在锂电池充电初期保证恒流的充电状态，以达到最快的充电速度，在容量小的单体电池接近充满时，即流过的电流减小时，使单体电池两端的电压稳定到一个安全值，即保证恒压的充电状态。当容量小的单体电池电压超过该安全值时，保护电路中的分流支路将流过该单体电池的电流泻放，从而使得该单体电池两端的电压降低。这种通过泻放单体电池的电流而使得单体电池两端电压降低的技术称为嵌压分流技术。采用这种技术的保护电路称为均衡保护电路。

图1为现有均衡保护电路的原理图。如图1所示，单体电池B1两端并联有两条支路，其中一条支路S1由恒压点参考电压U_cv及电压比较器P11构成，另一条支路S2由电阻R11和开关K11构成。开关K11的开闭由电压比较器P11的输出来控制，当输出为高电平时，开关K11闭合，当输出为低电平时开关K11打开。当单体电池B1的电压低于恒压点参考电压U_cv时，电压比较器P11输出为低电平，开关K11打开，使得支路S2处于断开状态。当单体电池B1的电压超过恒压点参考电压U_cv时，电压比较器P11输出高电平，开关K11闭合，使得支路S2闭合，将通过单体电池B1的一部分电流进行分流，使得单体电池B1的电压降低至恒压点参考电压U_cv，并稳定在恒压点参考电压U_cv。

现有技术通常采用三端基准电压集成电路和分压电阻配合的方式，实现恒压点参考电压U_cv的功能。如图2所示，电阻R21与电阻R22用于设定三端基准电压集成电路的输出电压U_o，即设定了恒压点参考电压U_cv。理论上U_o＝(1+R21/R22)U_ref，其中U_ref是固定值，对于TL431或LM431，该固定值为2.5V。由于生产工艺的问题，三端基准电压集成电路通常存在误差，不同的三端基准电压集成电路采用同样的分压电阻，设定的实际输出电压会与输出电压U_o不同。当实际输出电压大于输出电压U_o时，由于单体电池两端的电压必须高于该实际输出电压才能使分流支路导通，因此导致单体电池过充。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种锂电池的均衡保护电路及锂电池，能避免由于三端基准电压集成电路的误差而产生的单体电池过充问题，并能根据实际需要调整三端基准电压集成电路的输出电压，可有效防止电池匹配失衡现象的发生，进而能避免锂电池提前失效。

本实用新型提供了一种锂电池的均衡保护电路，与所述锂电池的单体电池并联，包括：第一固定电阻、第二固定电阻、第一可调电阻、第二可调电阻、三端基准电压集成电路，及用于当所述单体电池正极的电压高于所述三端基准电压集成电路阴极的电压时，对流过所述单体电池的部分电流进行分流的分流开关模块；

所述第一固定电阻的一端与所述单体电池的正极连接，所述第一固定电阻的另一端与所述第一可调电阻的一端连接；

所述第二固定电阻的一端与所述单体电池的负极连接，所述第二固定电阻的另一端与所述第二可调电阻的一端连接；

所述第一可调电阻的另一端依次与所述第二可调电阻的另一端、所述三端基准电压集成电路的参考极连接；

所述三端基准电压集成电路的阳极与所述单体电池的负极连接，阴极与所述分流开关模块连接；