[发明专利]一种串联电池单体恒压电路及其控制方法

权利要求书

1.一种串联电池单体恒压电路，包括一个以上相互串联的电池（1）以及在串联电池（1）两端并给串联电池（1）供电的DC/DC直流电源（2），其特征在于：在每一个电池（1）的两端并联有一个用于控制电池（1）恒压状态的电池恒压单元（3），所有电池恒压单元（3）均连接在一个控制电池恒压单元（3）状态的控制单元（4）上，每一个电池恒压单元（3）的回馈正极端连接DC/DC直流电源（2）输入端的正极，每一个电池恒压单元（3）的回馈负极端连接DC/DC直流电源（2）输入端的负极，所述控制单元（4）控制电池恒压单元（3）状态的模式是能够实现对电池（1）的整体恒流工步，同时还能够实现对单个电池（1）进行恒压工步；另外在单个电池（1）恒压工步时，将多余的能量回馈到DC/DC直流电源（2）的输入端；

所述的控制单元（4）实现整体恒流工步的具体步骤是：当某一个电池恒压单元（3）不起作用时，流过各个电池（1）的电流和DC/DC直流电源（2）输出电流一致；当某个电池（1）进入恒压状态时，电池恒压单元（3）为了保持这个电池（1）恒压状态将流过这个电池（1）的电流变小，减小的电流通过电池恒压单元（3）流向下一个电池（1），使得其他还在恒流阶段电池（1）的电流和电池（1）串联回路上的电流保持不变，同时电池恒压单元（3）会将恒压电池（1）上多余的能量回馈到DC/DC直流电源（2）的输入端循环利用;每一个电池恒压单元（3）均包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2和第三场效应管Q3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第一电感L1,所述第三场效应管Q3的D脚连接第二二极管D2的负极，所述第二二极管D2的正极通过第一二极管D1连接第二场效应管Q2的D脚，所述第二场效应管Q2的S脚分别通过串联的第四二极管D4、第三二极管D3连接DC/DC直流电源（2）的负极，所述第二场效应管Q2的D脚还通过第一电感L1连接第一场效应管Q1的S脚，第一场效应管Q1的D脚连接对应一个电池（1）的正极，同时电池（1）的负极连接同一个电池恒压单元（3）的第二场效应管Q2的S脚，所述控制单元（4）包括主控器（4-1）、与主控器（4-1）连接的D/A转换器（4-2）以及A/D转换器（4-7），所述主控器（4-1）通过D/A转换器（4-2）连接控制器（4-3），所述控制器（4-3）的输出连接PWM生成器（4-4），所述PWM生成器（4-4）的输出通过驱动芯片（4-5）连接第二场效应管Q2以及第三场效应管Q3的G脚，所述主控器（4-1）的输出直接连接第一场效应管Q1的G脚，实现直接控制第一场效应管Q1，在A/D转换器（4-7）与控制器（4-3）之间连接有电压采样单元（4-6），所述电压采样单元（4-6）通过连接电池（1）,将电池（1）的电压采集输送给A/D转换器（4-7）。

2.根据权利要求1所述的一种串联电池单体恒压电路，其特征在于：在第一二极管D1和第二二极管D2的公共端与第四二极管D4、第三二极管D3之间连接有第一电容C1,所述第一场效应管Q1的S脚与第二场效应管Q2的S脚之间连接有第二电容C2。

3.一种串联电池单体恒压电路的控制方法，其特征在于：

S1、当电池（1）处于恒流阶段时，第一场效应管Q1导通，第二场效应管Q2、第三场效应管Q3关闭，DC/DC直流电源（2）输出的电流流经第一场效应管Q1后全部流过电池（1），此时串联的电池（1）的电流等于DC/DC直流电源（2）输出的电流；当串联的电池（1）进入恒压状态时，第二场效应管Q2、第三场效应管Q3两个开关管将进入高频开关状态，第一场效应管Q1保持导通状态；然后完成以下三种状态：

第一状态：第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3导通，DC/DC直流电源（2）输出会分成两部分，一部分从第一场效应管Q1进入电池（1）正极，然后通过电池（1）负极流向下一个电池（1），另一部分会通过第一电感L1流经第二场效应管Q2流到下一个电池（1），此时因为第三二极管D3、第四二极管D4单向导通使得这部分电流和电池（1）负极电流不能直接流到DC/DC直流电源（2）输入端负极 IN-，第一电感L1此时会积蓄一部分能量，因为DC/DC直流电源（2）输入的电压比串联电池（1）电压要高，所以此时电流不会通过第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2和第三场效应管Q3这个通路流向DC/DC直流电源（2） 输入端的正极IN+,此时能够保证后面电池（1）的电流没有发生改变，又因为第二二极管D2单向导通的原因，此时DC/DC直流电源（2）输入端的正极IN+不能给第一电容C1充电；

第二状态：第一场效应管Q1导通，第二场效应管Q2、第三场效应管Q3关闭，由于电感上的电流不能突变，DC/DC直流电源（2）输出的电流也会分成两部分：一部分为电感上的电流，因为第三二极管D3的单向导通，其将会依次通过第一电感L1、第一二极管D1、第一电容C1和第四二极管D4这个回路流向下一个电池（1），同时给第一电容C1充电，而另一部分将通过第一场效应管Q1流过电池（1）正极、电池（1）负极的这个回路流向下一个电池（1），这样也能保证下一个电池（1）的电流没有发生改变；

第三状态：第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3导通，DC/DC直流电源（2）输出会分成两部分：一部分从第一场效应管Q1流过电池（1）正极，电池（1）负极流向下一个电池（1）；另一部分会通过第一电感L1流过第二场效应管Q2流到下一个电池（1），此时因为第三二极管D3，第四二极管D4单向导通使得这部分电流和电池（1）负极电流不能直接流到DC/DC直流电源（2）输入端的负极IN-，第一电感L1此时会积蓄一部分能量，因为DC/DC直流电源（2）输入的电压比串联电池（1）电压要高，所以此时电流不会通过第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2和第三场效应管Q3这个通路流向DC/DC直流电源（2）输入端的正极IN+, 此时能够保证后面电池（1）的电流没有发生改变，又因为第二状态时第一电感L1给第一电容充电，此时第一电容两端会有一定的电压，如果此时第一电容两端的电压大于DC/DC直流电源（2）输入端的正极IN+的电压，第一电容就会通过第一电容正极流过第二二极管D2，第三场效应管Q3，DC/DC直流电源（2）输入端正极IN+，DC/DC直流电源（2）输入端负极IN-，第三二极管D3，然后回到第一电容的负极这个回路回馈能量；

S2、往后再不断重复第二状态和第三状态的工作，这样就能够实现电池（1）在串联的状态下，能够实现单个电池（1）恒压的同时，不影响流过其他电池（1）和DC/DC直流电源（2）输出的电流，同时能将电池（1）恒压时多余的能量反馈到DC/DC直流电源（2）输入端。