本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種充電均衡電路及鋰電池。

背景技術(shù)：

鋰電池與普通電池相比，具有高能量密度、高電壓、無污染、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)以及快速充電的特點(diǎn)，因此在上個(gè)世紀(jì)90年代迅猛發(fā)展，直至現(xiàn)今作為電動(dòng)工具，比如電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源，尤其在當(dāng)今推崇節(jié)能環(huán)保的情況下，已經(jīng)作為汽車動(dòng)力來源的一個(gè)導(dǎo)向。但是，在對鋰電池進(jìn)行循環(huán)使用的過程中，需要對鋰電池進(jìn)行不斷的充放電操作，由于使用的鋰電池都是進(jìn)行串聯(lián)使用的，在充電和放電的過程中，需要解決電平衡的問題，即在充電過程中，由于電池電芯本身的差異，在充電過程中，充電的速度不一致，會出現(xiàn)某些電池已經(jīng)充滿，但是某些電池并沒有充滿的情況，即出現(xiàn)過充的現(xiàn)象。

現(xiàn)有的平衡電路一般由一顆電壓監(jiān)視IC，一顆場效應(yīng)管，一顆功率電阻組成，如圖1所示，當(dāng)電芯電壓達(dá)到一定的值，電壓監(jiān)視IC U15打開MOS Q32，通過電阻R65給電芯分流，達(dá)到電芯被動(dòng)平衡的目的，電壓監(jiān)視IC U15常用的類型為 MM3513A01NRH，電路成本相對較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的是提供一種充電均衡電路，能有效降低成本，并能實(shí)現(xiàn)鋰電池各個(gè)單元充電均衡。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種充電均衡電路，包括三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源和開關(guān)管，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的陽極端作為所述充電均衡電路的電源輸入負(fù)端，所述開關(guān)管的控制端作為所述充電均衡電路的電源輸入正端；所述開關(guān)管的公共端通過第一電阻與所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的陰極端連接，所述開關(guān)管的輸出端通過第二電阻連接所述充電均衡電路的電源輸入負(fù)端；所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的陰極端通過第三電阻與所述電源輸入正端連接，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端通過第四電阻與所述電源輸入正端連接，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端通過第五電阻與所述電源輸入負(fù)端連接；當(dāng)所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端的電壓超過內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的負(fù)極端和正極端導(dǎo)通；當(dāng)所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端的電壓小于所述內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的負(fù)極端和正極端截止。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型公開的充電均衡電路通過將所述開關(guān)管的公共端通過第一電阻與所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的陰極端連接，所述開關(guān)管的輸出端通過第二電阻連接所述充電均衡電路的電源輸入負(fù)端；所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的陰極端通過第三電阻與所述電源輸入正端連接，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端分別通過第四電阻和電源輸入正端連接、第五電阻和電源輸入負(fù)端連接，利用所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端的電壓大于或等于內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源導(dǎo)通的特性，可控制開關(guān)管的導(dǎo)通，從而當(dāng)與所述充電均衡電路的電芯充電到達(dá)限額時(shí)，可分流該電芯的充電電流，達(dá)到降低該電芯的充電電流的目的，而且使用三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源與開關(guān)管的公共端連接，從而控制開關(guān)管的通斷，解決了現(xiàn)有均衡電路使用電壓監(jiān)視IC成本高的問題，精度高，成本低廉，快速有效。

作為上述方案的改進(jìn)，所述充電均衡電路還包括第六電阻，所述第六電阻與所述第四電阻并聯(lián)。

作為上述方案的改進(jìn)，所述開關(guān)管為PNP型三極管，所述所述開關(guān)管的控制端、輸出端和公共端分別對應(yīng)所述PNP形三極管的發(fā)射極、集電極和基極。

作為上述方案的改進(jìn)，所述開關(guān)管為場效應(yīng)管，所述開關(guān)管的控制端、輸出端和公共端分別對應(yīng)所述場效應(yīng)管的源極、漏極和柵極。

作為上述方案的改進(jìn)，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的內(nèi)基準(zhǔn)電壓為2.5V。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種鋰電池，包括串聯(lián)的若干電芯和與每一所述電芯并聯(lián)的上述任意一項(xiàng)所述的充電均衡電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型公開的鋰電池通過將鋰電池中每一電芯與上述充電均衡電路并聯(lián)，可以防止過充現(xiàn)象，保證每節(jié)電芯均衡充電，而且在充電均衡電路中使用三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源，可以保證精度和靈敏性，成本較低，更有利于大規(guī)模推廣。

作為上述方案的改進(jìn)，每一所述電芯的滿電電壓為4.2V。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的充電均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的一種充電均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的一種充電均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參見圖2，是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的一種充電均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示的充電均衡電路1包括三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1和開關(guān)管Q1，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的陽極端作為所述充電均衡電路1的電源輸入負(fù)端，所述開關(guān)管Q1的控制端作為所述充電均衡電路1的電源輸入正端；所述開關(guān)管Q1的公共端通過第一電阻R1與所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的陰極端連接，所述開關(guān)管Q1的輸出端通過第二電阻R2連接所述充電均衡電路1的電源輸入負(fù)端；所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的陰極端通過第三電阻R3與所述電源輸入正端連接，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端通過第四電阻R4與所述電源輸入正端連接，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端通過第五電阻R5與所述電源輸入負(fù)端連接；當(dāng)所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓超過內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的負(fù)極端和正極端導(dǎo)通；當(dāng)所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓小于所述內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的負(fù)極端和正極端截止。

將上述充電均衡電路與一電芯并聯(lián)，電芯在充電過程中，電芯兩端的電壓越來越高，也就是充電均衡電路1的電源輸入正端和電源輸入負(fù)端兩端的電壓越來越高，相應(yīng)的，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓也越來越高，當(dāng)三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓Ua等于內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1 的負(fù)極端和正極端導(dǎo)通，也就是開關(guān)管Q1的公共端為低電平，開關(guān)管Q1的控制端為高電平，所述開關(guān)管Q1導(dǎo)通，則第二電阻R2上有電流i經(jīng)過，電芯的充電電流I通過開關(guān)管Q1和第二電阻R2的串聯(lián)支路分流后，可降低電芯的充電電流為I-i，防止該電芯過充現(xiàn)象，同時(shí)避免因電芯之間容量失配影響整個(gè)電池包的容量。而且，在本方案使用三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1檢測電芯是否達(dá)到限額電壓，從而控制開關(guān)管Q1的導(dǎo)通來分流充電電流，精度高，靈敏度好，成本低廉，解決了現(xiàn)有充電均衡電路成本高的問題。

在具體實(shí)施當(dāng)中，充電均衡電路1中的開關(guān)管Q1可以是三極管、場效應(yīng)管、 IGBT、晶閘管等三端控制器件或其派生器件。其中，開關(guān)管Q1的控制端、公共端及輸出端，可以分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極、基極、集電極，場效應(yīng)管的源極、柵極、漏極、IGBT的發(fā)射極、柵極、集電極，單向晶閘管的陰極、柵極、陽極，雙向晶閘管的端口1、柵極、端口2。

參見圖3，是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的一種充電均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示的充電均衡電路1包括三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1、PNP型三級管Q1，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的陽極端作為所述充電均衡電路1的電源輸入負(fù)端，所述PNP型三級管Q1的發(fā)射極作為所述充電均衡電路1的電源輸入正端；所述 PNP型三級管Q1的基極通過第一電阻R1與所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的陰極端連接，所述PNP型三級管Q1的集電極通過第二電阻R2連接所述充電均衡電路的電源輸入負(fù)端；所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的陰極端通過第三電阻R3與所述電源輸入正端連接，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端通過并聯(lián)的第四電阻R4 和第六電阻R6與所述電源輸入正端連接，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端通過第五電阻R5與所述電源輸入負(fù)端連接；當(dāng)所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓超過內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的負(fù)極端和正極端導(dǎo)通；當(dāng)所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓小于所述內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的負(fù)極端和正極端截止。

優(yōu)選地，所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源為TL431類型的基準(zhǔn)電壓源，其內(nèi)基準(zhǔn)電壓為2.5V。

將所述充電均衡電路1與一電芯并聯(lián)，當(dāng)所述電芯在充電過程中，所述電芯兩端的電壓越來越高，也就是充電均衡電路1的電源輸入正端和電源輸入負(fù)端兩端的電壓越來越高，相應(yīng)的，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓也越來越高。當(dāng)所述電芯充電到達(dá)滿電電壓Ucell時(shí)，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的參考端的電壓Ua等于內(nèi)基準(zhǔn)電壓2.5V,具體公式為Ua＝Ucell*R4/[(R2//R3)+R4]＝2.5V，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1的負(fù)極端和正極端導(dǎo)通，也就是PNP型三級管Q1的基極為低電平，PNP型三級管Q1的發(fā)射極為高電平，所述PNP型三級管Q1導(dǎo)通，則第二電阻R2上有電流經(jīng)過i＝(Ucell-Uce)/R2，電芯的充電電流通過所述PNP型三級管Q1和第二電阻R2的串聯(lián)支路分流后，可降低電芯的充電電流，當(dāng)所述PNP 型三級管導(dǎo)通后電芯的充電電流由原來的I變?yōu)镮-i，防止該電芯過充現(xiàn)象，同時(shí)避免因電芯之間容量失配影響整個(gè)電池包的容量。而且，在本方案中使用三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1可檢測電芯是否達(dá)到限額電壓，從而控制開關(guān)管Q1的導(dǎo)通來分流充電電流，精度高，靈敏度好，成本低廉，解決了現(xiàn)有充電均衡電路成本高的問題。

優(yōu)選地，本實(shí)施例中的開關(guān)管Q1還可以是場效應(yīng)管、IGBT、晶閘管等三端控制器件或其派生器件。其中，開關(guān)管Q1的控制端、輸出端及公共端，可以分別對應(yīng)于場效應(yīng)管的源極、漏極、柵極，IGBT的發(fā)射極、集電極、柵極，單向晶閘管的陰極、陽極、柵極，雙向晶閘管的端口1、端口2、柵極。本發(fā)明實(shí)施例僅以三極管為例對技術(shù)方案進(jìn)行描述，本實(shí)用新型提供的充電均衡電路1中的開關(guān)管Q1并不限于三極管。

本實(shí)用新型還對應(yīng)提供了一種鋰電池，包括若干串聯(lián)的電芯和與每一所述電芯并聯(lián)的上述任一充電均衡電路1。本實(shí)用新型提供的鋰電池通過將鋰電池中每一電芯與上述充電均衡電路1并聯(lián)，優(yōu)選地，每一所述電芯的滿電電壓為4.2V，當(dāng)任一電芯的充電電壓達(dá)到4.2V時(shí)，通過對應(yīng)的充電均衡電路1可以防止過充現(xiàn)象，保證每節(jié)電芯均衡充電，而且在充電均衡電路1中使用三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1，可以保證精度和靈敏性，成本較低，更有利于大規(guī)模推廣。

綜上，本實(shí)用新型公開了一種充電均衡電路，通過將所述開關(guān)管的公共端通過第一電阻與所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的陰極端連接，所述開關(guān)管的輸出端通過第二電阻連接所述充電均衡電路的電源輸入負(fù)端；所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的陰極端通過第三電阻與所述電源輸入正端連接，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端分別通過第四電阻和電源輸入正端連接、第五電阻和電源輸入負(fù)端連接，利用所述三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源的參考端的電壓大于或等于內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí)，三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源導(dǎo)通的特性，可控制開關(guān)管的導(dǎo)通，從而當(dāng)與所述充電均衡電路的電芯充電到達(dá)限額時(shí)，可分流該電芯的充電電流，達(dá)到降低該電芯的充電電流的目的，而且使用三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源與開關(guān)管的公共端連接，從而控制開關(guān)管的通斷，解決了現(xiàn)有均衡電路使用電壓監(jiān)視IC成本高的問題，成本低廉，快速有效。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。