[实用新型]装置内置电池组的均衡管理模块

权利要求书

1.一种装置内置电池组的均衡管理模块，其特征是：包括检测保护单元、充电单元、控制单元、均衡单元；检测保护单元与外接电源和内置电池组、充电单元、控制单元和均衡单元均有电连接，用于判断接入充电电源和内置电池组的极性并仅在极性接入正确时使充电回路导通，检测外接电源电压、内置电池组电压、充电电流分别经接口ADI0、接口ADI1、接口ADI2送控制单元并在充电电流超限时输出信号ERR_I到充电单元使充电回路断开，所述均衡管理模块的工作电源VDD在有外接电源时自动切换到接口DC_IN+、无外接电源且装置电源开关闭合时自动切换到内置电池组B+端，由工作电源VDD经降压稳压后提供所述均衡管理模块的逻辑部分工作电源VCC；充电单元在控制单元输出控制信号PWM1、PWM2、KZQ0的控制下为内置电池组提供充电电流，均衡单元检测内置电池组的各个单体电池的端电压并在控制单元输出控制信号KZQ2、KZQ3的控制下分时传送到控制单元的接口ADI3、接口ADI4、接口ADI5、接口ADI6，控制单元根据各单体电池端电压进行均衡决策后输出控制信号KZQ4、KZQ5、KZQ6、KZQ7到均衡单元以实现内置电池组在充电或放电过程中的均衡管理；所述均衡管理模块适用于内置电池组的单体电池数量小于8的装置。

2.根据权利要求1所述的装置内置电池组的均衡管理模块，其特征是：所述的检测保护单元包括由电容C1~C4、电阻R1~R2和MOS管VT1组成的外接电源接入保护电路，用于防止电源极性接反并对电源进行旁路滤波和解耦滤波；由电阻R15~R19、电容C14和运放IC2A组成的外接电源电压检测电路，用于实时检测外接电源电压并经接口ADI0输出到控制单元；由电阻R26~R36、电容C5~C9、三极管VT7、MOS管VT2和运放IC2C、IC2D组成的内置电池组连接保护与电压检测电路，用于内置电池组极性接反防止、电池端滤波、电池组电压检测并经接口ADI1输出到控制单元，同时可在控制单元输出控制信号KZQ1的控制下使内置电池组断开；由电阻R20~R25、电容C15~C16和运放IC2B组成的充放电电流检测电路，用于反映充放电过程中的实时电流变化并经接口ADI2输出检测信号到控制单元；由电阻R3~R8、三极管VT5~VT6和MOS管VT3~VT4组成的模块工作电源选择电路，当有外接电源时模块工作电源VDD自动切换到接口DC_IN+、无外接电源且装置电源开关闭合时模块工作电源VDD自动切换到内置电池组B+，此外工作电源VDD无电模块不工作；由电阻R9~R14、电容C10~C13、二极管D1、电感L1与集成电路IC2组成的降压型稳压电路，用以经工作电源VDD降压稳压后提供逻辑控制部分的VCC电压。

3.根据权利要求1所述的装置内置电池组的均衡管理模块，其特征是：所述的充电单元由电阻R37~R53、电容C17~C18、二极管D2~D3、电感L2、三极管VT10~VT16、MOS管VT8~VT9和比较器IC3A、IC3B组成；能在控制单元输出控制信号PWM1、PWM2、KZQ0的控制下为内置电池组提供充电电流，当电池电压低于外接充电电压时采用降压方式充电，当电池电压高于外接充电电压时采用升压方式充电；具有上电保护、过电流断开和由控制单元启停的功能。

4.根据权利要求1所述的装置内置电池组的均衡管理模块，其特征是：所述的控制单元控制电路由电阻R113~R116、电容C28~C30、双色发光二极管LED、编程接口JK01、装置通信接口JK02、I2C隔离芯片IC13和具有PWM功能、ADC功能的微控制芯片IC12组成；微控制芯片IC12根据外接电源电压接口ADI0、内置电池组电压接口ADI1、充电电流接口ADI2的检测结果变化输出控制信号PWM1、PWM2、KZQ0、KZQ1来选择充电方式和控制充电过程；在充放电过程中微控制芯片IC12根据内置电池组各单体电池端在接口ADI3、接口ADI4、接口ADI5、接口ADI6上的实时电压进行均衡决策后输出控制信号KZQ4、KZQ5、KZQ6、KZQ7到均衡单元以实现电池组各单体电池的充放电均衡管理；双色发光二极管LED用于指示充电状态，编程接口JK01用于初始化微控制单元内部的控制程序，装置通信接口JK02用于装置查询充放电过程的内置电池组状态参数。

5.根据权利要求1所述的装置内置电池组的均衡管理模块，其特征是：所述的均衡单元包括由电阻R73~R112、电容C20~C27、四2选1模拟开关IC6和四运放IC4~ IC5组成的单体电池端电压检测电路，其中2个四运放IC4、 IC5与相应的电阻、电容构成8个减法模块，用于检测8个单体电池两端的电压差，8个检测输出信号连接至四2选1模拟开关IC6的输入端，2选1模拟开关IC6在控制单元输出控制信号KZQ2、KZQ3的控制下分两次将8个检测信号传送到控制单元的接口ADI3、接口ADI4、接口ADI5、接口ADI6；由电阻R54~R72、均衡电容C19、16个MOS管VT17~VT32、4个四通道光电耦合器IC7~ IC10和3/8译码器IC11组成的单体电池电压均衡电路，16个MOS管中除MOS管VT17为N沟道管外其余全为P沟道管，均由对应的16路光耦低电平有效控制，其中8个MOS管的漏极一起连接至均衡电容C19的正极性端且其源极分别连接至8个单体电池的高电位端，另8个MOS管的漏极一起连接至均衡电容C19的负极性端且其源极分别连接至8个单体电池的低电位端，连接每个单体电池两端的MOS管控制信号在光耦发光二极管侧并联且连接至3/8译码器IC11的译码输出端，上电时3/8译码器IC11的使能端由电阻R56上拉或无需均衡时由控制单元输出控制信号KZQ7＝1使3/8译码器IC11的输出全为高，16个MOS管全断开，需要均衡时由控制单元输出控制信号KZQ7＝0使能3/8译码器IC11并同时输出选择码KZQ4、KZQ5、KZQ6，以选通一个单体电池对均衡电容C19进行充电或放电。