[发明专利]锂电池组自维护控制板

权利要求书

1.一种锂电池组自维护控制板，其特征在于：锂电池组包括9个单体电池(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)，18个MOS管(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(38)(39)(40)(41)(42)(43)(44)(45)(46)(47)，18个二极管(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(29)(30)(31)(32)(33)(34)(35)(36)(37)和电感L(48)；

锂电池组内自维护是指锂电池组均衡能量在电池组内部的各个单体电池之间转移，它来自电池组，最终也回归电池组，其中只消耗某一电池单体的电量，维护其他8个电池单体；初始阶段电池单体(20)的电压为3.6V，其他8个电池单体(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)为4.2V，充放电在电池组内部完成；均衡模块由一个桥式开关矩阵和一个电感L(48)组成；由于MOS管寄生反并联二极管的存在而不能承受反压，在此均衡器中某一开关导通时，由于其寄生二极管的存在会导致电池短路，为了防止电池短路，在桥式电路中除了上桥臂最后一个MOS管(10)和下桥臂第一个MOS管(38)外，其他每个MOS管(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(39)(40)(41)(42)(43)(44)(45)(46)(47)都要串联二极管(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(29)(30)(31)(32)(33)(34)(35)(36)(37)。

2.根据权利要求1所述的锂电池组自维护控制板，其特征在于：电池静置时，均衡能量通过自维护模块直接由电池组中的4.2V的8个单体电池(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)向3.6V单体电池(20)分别充放电；在电池放电时对电池组中电压最低的单体电池进行能量转移，能量由同组中的其他8个单体电池(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)向低电压的单体电池(20)转移；电池静置时，均衡能量通过自维护模块直接由电池组中的4.2V的8个单体电池(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)向3.6V单体电池(20)分别充放电；在电池放电时对电池组中电压最低的单体电池(20)进行能量转移，能量由同组中的其他8个单体电池(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)向低电压的单体电池(20)转移。

3.根据权利要求2所述的锂电池组自维护控制板，其特征在于：在i>1时，使开关A1和Ai+1处于导通状态，而对开关Bi和B2进行PWM控制，且两者PWM信号反相，这样就可实现能量由电池单体i向电池单体1转移。当i＝4，j＝1时，其中开关B2和B4都需要PWM控制，且两者驱动信号反相。在开关B4和B2切换时，如果开关B4关断后，开关B2还未导通，此时电感两端会产生很大的反电动势，易导致开关损坏，尤其是开关B1和B5；但如果开关B2提前导通，则电池单体会通过开关B2和A5放电，使电感中的电流突然升高，电流大小不易控制。均衡过程中有四个开关参与控制，其中两个开关需要反相的PWM开关控制，其余两个开关处于导通状态，由于开关器件的导通和关断延时，在实际系统中两个相反的驱动信号不易获得，且存在安全隐患。

4.根据权利要求1所述的锂电池组自维护控制板，其特征在于：自在电池单体(20)与其他电池单体完成一次放电后，接着将对其他8个电池21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)进行充电；在电池充电时，高电压单体电池(20)通过均衡器向同组中的单体电池放电；而在电池放电时，电池组中的低电压单体电池通过均衡器被同组中的电池充电；充电电路可以做成boost-buck升降压斩波电路，且工作在电感能量完全转换模式；一个包含9个串联单体电池(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)的电池组，假定电池单体(20)为电池组中电压最高的单体电池，其放电开关为(39)和(3)，电池组中其他单体电池视为电压最低，其充电开关为Aj和Bj+1；单体电池在电池组的最顶端，位于其下面的8个电池都连接在一起，均衡过程中只需使这8个电池的充电开关A2和B9处于导通状态，而对电池(20)的下桥臂放电开关(38)进行PWM控制，即可实现能量由电池(20)向同组中其他所有电池转移，通过调节占空比可调节均衡电流的大小；从而完成对8个电池单体(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)进行一次充电。