[发明专利]一种高精度可调的锂电池单体电压控制电路

说明书

本发明涉及一种高精度可调的锂电池单体电压控制电路，其工作原理为将该电路作为负载并联至蓄电池单体上后，电路对单体进行实时电压监测，当电池单体电压超过设定的阈值电压后，该电路系统可对电池电量进行可控的消耗，并以此控制电池单体电压。同时具备通过改变相应电阻阻值来精确地调节泄放电压阈值及电流大小的功能。另外，模块化的设计可利于其拆卸。根据该方法发明的电路使用运算放大器、比较器、三极管、MOS管、可控稳压源TL431等常规元器件。

技术领域

本发明涉及一种高精度可调的锂电池单体电压控制电路，适用于航天用锂离子蓄电池单体电压的控制。

背景技术

随着锂离子蓄电池的技术的日益成熟，目前绝大多数航天器已经完成了锂离子蓄电池代替原本氢镍或者镉镍电池的转换，锂离子电池具有更大的能量密度，相同的能量情况下具备更低的质量，对于航天成本以及发射难易程度均有较大改善。但是锂离子电池也有自身的缺点，例如过充过放对锂离子电池寿命影响巨大，以及对于蓄电池组而言，单体电压不一致也会造成整组电池性能受极大影响。针对该问题，目前也有许多方案，但许多方案不能够根据用户自身需求进行调整，不够灵活且未实现模块化。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高精度可调的锂电池单体电压控制电路，解决了由于锂离子蓄电池组单体过压而影响其使用寿命的问题，起到了保护电池组并延长其使用寿命的作用。

本发明的技术解决方案是：

一种高精度可调的锂电池单体电压控制电路，包括：采样支路、第一基准支路、第二基准支路、电压跟随电路、差分运算电路、比较电路、第一耗电支路和第二耗电支路；

采样支路对锂电池单体进行采样，将电压信号按比例减小后送至电压跟随电路以及比较电路中处理；当电池电压低于第一阈值电压V_th时，第一基准支路的输出、采样支路的输出经过电压跟随电路后的电压信号经差分运算电路处理后送入第一耗电支路，此时第一耗电支路为关断状态；

同时第二基准支路与采样支路经过比较电路处理后输出为低电平，该低电平信号输入到第二耗电支路中，该第二耗电支路为关断状态，此时整个控制电路处于实时监测状态；

当电池电压抬升超过第一阈值电压V_th时，第一耗电支路中的三极管导通并耗电，此时第二耗电支路为关断状态，泄放电流与电池电压呈线性关系；当电池电压继续升高，达到第二阈值电压V_t时，第一耗电支路关断，第二耗电支路工作并对电池单体耗电，使电池的泄放电流大小受控并维持某一定值，即为最大耗电电流I_max，最终实现控制蓄电池组单体电压。

进一步的，该锂电池单体电压控制电路作为负载，并联于锂离子蓄电池单体两端，对锂离子蓄电池单体电压进行监控和控制。

进一步的，所述的采样支路包括两个串联在一起的电阻R1和电阻R2；其中电阻R1两端分别连接蓄电池单体正端和电阻R2，电阻R2两端分别连接蓄电池单体负端和电阻R1。

进一步的，所述的第一基准支路包括了可控稳压源TL1、可调电阻R12、电阻R11和电阻R13；其中电阻R11一端与电池单体正端相连，电阻R11另一端与可控稳压源TL1的阴极相连；可调电阻R12两端分别与可控稳压源TL1阴极和参考极相连，且与可控稳压源TL1阴极相连端为第一基准支路的输出端；电阻R13一端与可控稳压源TL1参考极相连，另一端与可控稳压源TL1阳极相接并接电池单体负端。

进一步的，所述第二基准支路包括了可控稳压源TL2、可调电阻R22、电阻R21和电阻R23；其中电阻R21一端与电池单体正端相连，另一端与可控稳压源TL2的阴极相连；可调电阻R22两端分别与可控稳压源TL2阴极和参考极相连，且与可控稳压源TL2阴极相连端为第二基准支路的输出端；电阻R23一端与可控稳压源TL2参考极相连，另一端与可控稳压源TL2阳极相接并接电池单体负端。