一种锂电池电芯均衡器及其均衡方法与流程

1.本发明涉及锂电池均衡领域，具体涉及一种锂电池电芯均衡器及其均衡方法。


背景技术：

2.电池组是由多个电池电芯通过串、并联的方式组合而成，因为每个电池的材料均匀性、填充和组装工艺都不可能做到绝对一致。所以，我们在使用过程中，特别是低电压大电流放电状态下，会引发电池内阻的变化。而电池内阻的变化会导致电池组不均衡的产生，内阻越大的电池，在充放电的过程中，自身的发热损耗就越高，经过多个充/放电周期后，压差的变化将逐步被拉大，造成电池容量损耗，致使电池组使用寿命缩短。
3.均衡器是解决上述问题的常用设备，但目前均衡器大多是为匹配铅酸电池而设计的，当锂电池需要使用均衡器时，要将锂电池外壳拆卸之后，再将均衡器连接到对应的电芯位置才能进行均衡，均衡过程对技术人员的要求较高，部分均衡器还需要市电供电才能工作，需要将均衡器移到特定场所使用，使用十分不便。


技术实现要素：

4.鉴于背景技术的不足，本发明提供了一种锂电池电芯均衡方案，
5.本发明的技术方案如下：
6.一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，包括均衡器本体，均衡器本体包括主控单元、降压电路，主控单元与锂电池管理前端芯片通信，主控单元连接有驱动模块，驱动模块连接有泄放电路，泄放电路与锂电池组的所有单节电芯连接；锂电池组通过降压电路为均衡器本体供电。
7.具体的，泄放电路包括mosfet、泄放元件，泄放元件一端与mosfet连接，泄放元件另一端与单节电芯连接。
8.优选的，mosfet为n沟道增强型，泄放元件为电阻，电阻串接在mosfet的漏极，电阻连接在单节电芯的正极，单节电芯的负极与mosfet的源极连接。
9.具体的，主控单元以i2c通信方式与锂电池管理前端芯片通信。
10.优选的，驱动模块采用uln2003a，主控单元为mcu。
11.具体的，降压电路将锂电池组的电压转换为12v直流电压或5v直流电压。
12.另一方面，本发明还提出了一种基于该一种锂电池电芯均衡器的锂电池电芯均衡方法，包括以下步骤：
13.(1)将锂电池组与均衡器本体连接；
14.(2)降压电路将锂电池组电压降压后为均衡器本体供电；
15.(3)主控单元通过锂电池管理前端芯片获取锂电池组的所有单节电芯电压；
16.(4)主控单元内部逻辑运算判定，设定最低的单节电芯的电压为基准；
17.(5)主控单元通过驱动模块驱动泄放电路针对每个电压高于基准的单节电芯进行多余容量的泄放；
18.(6)主控单元通过锂电池前端管理芯片获取到所有单节电芯的实时电压，当单节电芯的实时电压等于基准时，主控单元通过驱动模块停止泄放电路针对单节电芯进行容量的泄放。
19.优选的，步骤(5)的泄放为使用电阻泄放。
20.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
21.1.通过将锂电池组外引对应接口至锂电池外部与泄放电路连接即可实现该一种锂电池电芯均衡器与锂电池组快速对接，无需将锂电池外壳拆卸之后再将均衡器连接到对应的电芯位置才可进行均衡的过程，使用方式简单易懂，可随插随用，对技术人员的技能、知识水平的要求较低，既解决了锂电池均衡操作繁琐的问题，又降低了锂电池均衡操作人员的技术水平要求。
22.2.通过使用降压电路，使得该一种锂电池电芯均衡器能够被被均衡的锂电池组供电，无额外提供供电电压，不受使用环境的条件限制，使用更为方便，应用场景更为广阔。
附图说明
23.本发明有如下附图：
24.图1为本发明的均衡器本体的结构示意图；
25.图2为本发明的主控单元的结构示意图；
26.图3为本发明的驱动模块的结构示意图；
27.图4为本发明的降压电路的结构示意图；
28.图5为本发明的泄放电路、锂电池组、锂电池管理前端芯片部分的结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
30.如图1-5所示，本实施方案中：
31.一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，包括均衡器本体，均衡器本体包括主控单元、降压电路，主控单元与锂电池管理前端芯片通信，主控单元连接有驱动模块，驱动模块连接有泄放电路，泄放电路与锂电池组的所有单节电芯连接；锂电池组通过降压电路为均衡器本体供电。
32.泄放电路包括mosfet、泄放元件，泄放元件一端与mosfet连接，泄放元件另一端与单节电芯连接。mosfet为n沟道增强型，泄放元件为电阻，电阻串接在mosfet的漏极，电阻连接在单节电芯的正极，单节电芯的负极与mosfet的源极连接。
33.主控单元以i2c通信方式与锂电池管理前端芯片通信。
34.驱动模块采用uln2003a，主控单元为mcu。
35.降压电路将锂电池组的电压转换为12v直流电压或5v直流电压。
36.基于该一种锂电池电芯均衡器的锂电池电芯均衡方法包括以下步骤：
37.(1)将锂电池组与均衡器本体连接；
38.(2)降压电路将锂电池组电压降压后为均衡器本体供电；
39.(3)主控单元通过锂电池管理前端芯片获取锂电池组的所有单节电芯电压；
40.(4)主控单元内部逻辑运算判定，设定最低的单节电芯的电压为基准；
41.(5)主控单元通过驱动模块驱动泄放电路针对每个电压高于基准的单节电芯进行多余容量的泄放；
42.(6)主控单元通过锂电池前端管理芯片获取到所有单节电芯的实时电压，当单节电芯的实时电压等于基准时，主控单元通过驱动模块停止泄放电路针对单节电芯进行容量的泄放。
43.步骤(5)的泄放方式为使用电阻泄放。
44.本发明的工作原理及使用流程：该一种锂电池电芯均衡器，将锂电池组外引对应接口至锂电池外部与泄放电路按照线序要求连接。此时，锂电池组通过降压电路的dc-dc降压方式提供稳定12v及5v直流电压，用于为该一种锂电池电芯均衡器的供电。锂电池组内串联的各节电芯电压被锂电池管理前端芯片采集，主控单元通过i2c的通信方式从锂电池管理前端芯片获取锂电池组的所有单节电芯电压，主控单元进行内部逻辑运算判定后，将最低的单节电芯电压设为基准，主控单元输出驱动信号给驱动模块，驱动模块接收主控单元的指示并驱动mosfet导通，mosfet导通后，各单节电芯通过与mosfet串联的电阻进行多余容量的泄放，当主控单元读取到锂电池前端管理芯片中采集的实际单节电芯电压与基准一致时，主控单元停止输出对应驱动信号，关闭对于的mosfet，当所有电压高于基准的单节电芯泄放完成后，锂电池组完成均衡。
45.上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。


技术特征：
1.一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，包括均衡器本体，所述均衡器本体包括主控单元、降压电路，所述主控单元与锂电池管理前端芯片通信，所述主控单元连接有驱动模块，所述驱动模块连接有泄放电路，所述泄放电路与所述锂电池组的所有单节电芯连接；所述锂电池组通过所述降压电路为所述均衡器本体供电。2.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，所述泄放电路包括mosfet、泄放元件，所述泄放元件一端与所述mosfet连接，所述泄放元件另一端与所述单节电芯连接。3.根据权利要求2所述的一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，所述mosfet为n沟道增强型，所述泄放元件为电阻，所述电阻串接在所述mosfet的漏极，所述电阻连接在所述单节电芯的正极，所述单节电芯的负极与所述mosfet的源极连接。4.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，所述主控单元以i2c通信方式与所述锂电池管理前端芯片通信。5.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，所述驱动模块采用uln2003a，所述主控单元为mcu。6.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯均衡器，其特征在于，所述降压电路将所述锂电池组的电压转换为12v直流电压或5v直流电压。7.一种应用权利要求1-6任一所述的一种锂电池电芯均衡器的锂电池电芯均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述锂电池组与所述均衡器本体连接；(2)所述降压电路将所述锂电池组电压降压后为所述均衡器本体供电；(3)所述主控单元通过所述锂电池管理前端芯片获取所述锂电池组的所有所述单节电芯电压；(4)所述主控单元内部逻辑运算判定，设定最低的所述单节电芯的电压为基准；(5)所述主控单元通过所述驱动模块驱动所述泄放电路针对每个电压高于所述基准的所述单节电芯进行多余容量的泄放；(6)所述主控单元通过所述锂电池前端管理芯片获取到所有所述单节电芯的实时电压，当所述单节电芯的实时电压等于所述基准时，所述主控单元通过所述驱动模块停止所述泄放电路针对所述单节电芯进行容量的泄放。8.根据权利要求7所述的锂电池电芯均衡方法，其特征在于，步骤(5)的所述泄放为使用电阻泄放。

技术总结
本发明涉及锂电池均衡领域，公开了一种锂电池电芯均衡器及其均衡方法，包括均衡器本体，均衡器本体包括主控单元、降压电路，主控单元与锂电池管理前端芯片通信，主控单元连接有驱动模块，驱动模块连接有泄放电路，泄放电路与锂电池组的所有单节电芯连接；锂电池组通过降压电路为均衡器本体供电。解决了锂电池均衡操作繁琐，对操作人员技术水平要求高以及需要额外供电导致使用环境条件限制大的技术问题。额外供电导致使用环境条件限制大的技术问题。额外供电导致使用环境条件限制大的技术问题。


技术研发人员：沈文慧
受保护的技术使用者：无锡全裕电子科技有限公司
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2022/2/28