專(zhuān)利名稱(chēng)：一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池系統(tǒng)的均衡電路，特別是一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)。
背景技術(shù)：
我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到快速增長(zhǎng)，以“科技創(chuàng)新，自主創(chuàng)新”已成為我國(guó)目前工業(yè)發(fā)展的主流。隨著全球能源的緊張，傳統(tǒng)汽車(chē)需要使用大量燃料，使能源危機(jī)更加惡化。同時(shí)傳統(tǒng)汽車(chē)排放的尾氣也給人們的健康帶來(lái)了危害，也造成了大氣環(huán)境的污染。為了保證社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，目前混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)是我國(guó)發(fā)展重要的產(chǎn)業(yè)方 向，它能夠大幅度減少或消除尾氣排放和降低能耗，引起政府與汽車(chē)生產(chǎn)廠商的高度重視，并紛紛投入巨資研發(fā)和推廣。電動(dòng)汽車(chē)的心臟部分是電池與電容。電池與電容的功率大小與質(zhì)量，直接影響電動(dòng)汽車(chē)的使用壽命。電動(dòng)汽車(chē)采用的高性能電池，要經(jīng)得起各種惡劣環(huán)境如暴風(fēng)雨雪，高溫與霜寒天氣的考驗(yàn)。目前開(kāi)發(fā)的大容量鋰電池已在電動(dòng)汽車(chē)中開(kāi)始試用，由于鋰電池對(duì)電壓非常敏感，電池組在使用時(shí)一般要增加一定的保護(hù)電路。但是，把帶有此保護(hù)電路的鋰電池組用于混合動(dòng)力汽車(chē)系統(tǒng)當(dāng)中，經(jīng)過(guò)一個(gè)階段的大電流放電和充電后，發(fā)現(xiàn)各個(gè)單體之間的上限電壓和下限電壓出現(xiàn)嚴(yán)重的不一致有的電池單體在其他電池電壓還處于正常充電條件時(shí)，由于自身電壓達(dá)到了上限保護(hù)門(mén)檻而關(guān)閉充電通道，致使整個(gè)能量系統(tǒng)總壓達(dá)不到預(yù)定要求；有的電池單體在其他電池電壓還處于正常放電條件時(shí)，由于自身電壓達(dá)到了下限保護(hù)門(mén)檻電壓而關(guān)閉放電通道，致使整個(gè)能源系統(tǒng)不能完全放電。上述兩種現(xiàn)象嚴(yán)重影響了能源系統(tǒng)的性能，為解決這一問(wèn)題，科研單位和企業(yè)技術(shù)人員在不斷的研究、探索，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，雖然在技術(shù)上取得了一些進(jìn)步，但在實(shí)際運(yùn)用中仍然存在著尚未克服的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上不足，提供一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)，能夠?qū)误w電池進(jìn)行能量的釋放與補(bǔ)流，實(shí)現(xiàn)電池能量的均衡，并減少電池能量的損耗，該電路技術(shù)能延長(zhǎng)電池與電容的使用壽命，制造方便，使用安全，功能完善，性能可靠。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括電池組(101、102、103)、精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104、105、106)、MOSFET 管(107、108、109)、可充電組(110、111、112)、接地，精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104)設(shè)有R1-1、R1-2、R1-3、R1-4、R1_5電阻和TL431，當(dāng)TL431開(kāi)通時(shí)，Rl-I與R1-2串聯(lián)，再與Rl-4、Rl-5并聯(lián)，再與R1-3串聯(lián)；精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(105)設(shè)有 R2-l、R2-2、R2-3、R2-4、R2-5 電阻和 TL431，當(dāng) TL431 開(kāi)通時(shí)，R2-1 與 R2-2 串聯(lián)，再與R2-4、R2-5并聯(lián)，再與R2-3串聯(lián)；精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(106)設(shè)有R3_1、R3-2、R3-3、R3_4、R3-5電阻和TL431，當(dāng)TL431開(kāi)通時(shí)，R3-1與R3-2串聯(lián)，再與R3_4、R3-5并聯(lián)，再與R3-3串聯(lián)；可充電組(110)設(shè)有電感LI儲(chǔ)能，可充電組(111)設(shè)有電感L2儲(chǔ)能，可充電組(112)設(shè)有I，組成了一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)。
本發(fā)明采用的技術(shù)原理是采用歐姆定律分流分壓的原理設(shè)計(jì)而成。在鋰電池內(nèi)部，利用TL431均衡電路的特性設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)Rl、R2、R3的阻值，分流模塊轉(zhuǎn)移多余的能量，實(shí)現(xiàn)電池能量的均衡。當(dāng)鋰電池進(jìn)入充電狀態(tài)時(shí)，假設(shè)電池上限電壓為4. 2V，而有的電池單體自身電壓已達(dá)到4. 2V，關(guān)閉充電通道。通過(guò)調(diào)節(jié)R1、R2、R3的阻值，把阻值調(diào)高，使電源組中的電壓降低。設(shè)置保護(hù)板的上均衡點(diǎn)，將保護(hù)板的上均衡點(diǎn)電壓設(shè)置低于4. 2V時(shí)，便開(kāi)通TL431，8550的發(fā)射PN結(jié)由于承受正壓而開(kāi)通，通過(guò)L儲(chǔ)能來(lái)降低電池的電壓，使其達(dá)到一固定點(diǎn)(均衡點(diǎn))；分流模塊實(shí)現(xiàn)相鄰單體電池多余能量流動(dòng)；反激變壓器實(shí)現(xiàn)單體多余能量流給整體電池組，使電池開(kāi)通充電通道。電池組設(shè)有接地系統(tǒng)，保證了電池在充電過(guò)程中的安全性。反之，當(dāng)鋰電池進(jìn)入放電狀態(tài)時(shí)，假設(shè)電池下限電壓為2. 5V，而有的電池單體自身電壓已達(dá)到2. 5V，關(guān)閉放電通道。通過(guò)調(diào)節(jié)Rl、R2、R3的阻值，把阻值調(diào)低，使電源組中的電壓升高。設(shè)置保護(hù)板的下均衡點(diǎn)，將保護(hù)板的下均衡點(diǎn)電壓設(shè)置高于2. 5V時(shí)，便開(kāi)通TL43L8550的發(fā)射PN結(jié)由于承受負(fù)壓而開(kāi)通，通過(guò)L釋放來(lái)增加電池的電壓，使其達(dá)到一固定點(diǎn)(均衡點(diǎn))；反激變壓器實(shí)現(xiàn)單體多余能量流給整體電池組，使電池開(kāi)通放電通道。工作原理如下例第一路中的可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104)中可調(diào)輸出電壓通過(guò)分壓電阻 R1-1、R1-2、R1_3 來(lái)設(shè)定，Vol = [1+(Rl-l+Rl-2)/Rl-3]*Vref，Vref 為 TL431 的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)電池組101的電壓低于此設(shè)定的輸出電壓時(shí)，MOSFET管107導(dǎo)通工作，給電感LI放電，繼而給第二路電池組放電。第二路中工作原路同第一路，在第三路中通過(guò)互感給第一、第二……第η-i路中的電池放電，如此循環(huán)放電。其中二極管是反向保護(hù)二極管。該設(shè)計(jì)避免了電池自身電壓達(dá)到了下限保護(hù)門(mén)檻而關(guān)閉放電通道，使電池進(jìn)入正常放電狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是采用歐姆定律設(shè)計(jì)而成，在鋰電池內(nèi)部，利用TL431均衡電路的特性設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻阻值分流模塊轉(zhuǎn)移多余的能量，實(shí)現(xiàn)電池能量的均衡。對(duì)單體電池進(jìn)行能量的釋放與補(bǔ)流，實(shí)現(xiàn)電池的均衡，并減少能量的損耗。該技術(shù)保證了電池在充電或放電過(guò)程中，達(dá)到能量轉(zhuǎn)移效率高的目的，同時(shí)延長(zhǎng)了電池的使用壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，效率高，維護(hù)方便，利于提高產(chǎn)品的一致性。


下面是結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述圖I是一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖在圖中1.電池組(101、102、103)、2.精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104、105、106)、
3.MOSFET 管(107、108、109)、4·可充電組(110、111、112)、5·接地。
具體實(shí)施方式

在圖中精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104)2設(shè)有Rl-U Rl-2、Rl-3、Rl-4、R1-5電阻和TL431，當(dāng)TL431開(kāi)通時(shí)，Rl-I與R1-2串聯(lián)，再與Rl_4、R1-5并聯(lián)，再與R1-3串聯(lián)；精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(105)2設(shè)有R2-1、R2-2、R2-3、R2-4、R2-5電阻和TL431，當(dāng)TL431開(kāi)通時(shí)，R2-1與R2-2串聯(lián)，再與R2-4、R2-5并聯(lián)，再與R2-3串聯(lián)；精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(106)2設(shè)有 R3-1、R3-2、R3-3、R3-4、R3-5 電阻和 TL431,當(dāng) TL431 開(kāi)通時(shí)，R3-1 與 R3-2 串聯(lián)，再與R3-4、R3-5并聯(lián)，再與R3-3串聯(lián)；可充電組(110)4設(shè)有電感LI儲(chǔ)能，可充電組(111)4設(shè)有電感L2儲(chǔ)能，可充電組(112)4設(shè)有I，組成了一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)。一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)，采用歐姆定律分流分壓的原理設(shè)計(jì)而成。在鋰電池內(nèi)部，利用TL431均衡電路的特性設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)Rl、R2、R3的阻值，分流模塊轉(zhuǎn)移多余的能量，實(shí)現(xiàn)電池能量的均衡。當(dāng)鋰電池進(jìn)入充電狀態(tài)時(shí)，假設(shè)電池上限電壓為
4.2V，而有的電池單體自身電壓已達(dá)到4. 2V，關(guān)閉充電通道。通過(guò)調(diào)節(jié)Rl、R2、R3的阻值，把阻值調(diào)高，使電源組中的電壓降低。設(shè)置保護(hù)板的上均衡點(diǎn)，將保護(hù)板的上均衡點(diǎn)電壓設(shè)置低于4. 2V時(shí)，便開(kāi)通TL431，8550的發(fā)射PN結(jié)由于承受正壓而開(kāi)通，通過(guò)L儲(chǔ)能來(lái)降低電池的電壓，使其達(dá)到一固定點(diǎn)(均衡點(diǎn))；分流模塊實(shí)現(xiàn)相鄰單體電池多余能量流動(dòng)；反激變壓器實(shí)現(xiàn)單體多余能量流給整體電池組，使電池開(kāi)通充電通道。電池組設(shè)有接地5系統(tǒng)，保證了電池在充電過(guò)程中的安全性。反之，當(dāng)鋰電池進(jìn)入放電狀態(tài)時(shí)，假設(shè)電池下限電壓為2. 5V，而有的電池單體自身電壓已達(dá)到2. 5V，關(guān)閉放電通道。通過(guò)調(diào)節(jié)Rl、R2、R3的阻值，把阻值調(diào)低，使電源組中的電壓升高。設(shè)置保護(hù)板的下均衡點(diǎn)，將保護(hù)板的下均衡點(diǎn)電壓設(shè)置高于2. 5V時(shí)，便開(kāi)通TL43L8550的發(fā)射PN結(jié)由于承受負(fù)壓而開(kāi)通，通過(guò)L釋放來(lái)增加電池的電壓，使其達(dá)到一固定點(diǎn)(均衡點(diǎn))；反激變壓器實(shí)現(xiàn)單體多余能量流給整體電池組，使電池開(kāi)通放電通道。 工作原理如下例第一路中的可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104)2中可調(diào)輸出電壓通過(guò)分壓電阻 Rl-l、Rl-2、R-3 來(lái)設(shè)定，Vol = [1+(Rl-l+Rl-2)/Rl-3]*Vref，Vref 為 TL431 的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)電池組(101)1的電壓低于此設(shè)定的輸出電壓時(shí)，MOSFET管(107)3導(dǎo)通工作，給電感LI放電，繼而給第二路電池組I放電。第二路中工作原路同第一路,在第三路中通過(guò)互感給第一、第二……第η-i路中的電池放電，如此循環(huán)放電。其中二極管是反向保護(hù)二極管。該設(shè)計(jì)避免了電池自身電壓達(dá)到了下限保護(hù)門(mén)檻而關(guān)閉放電通道，使電池進(jìn)入正常放電狀態(tài)。
權(quán)利要求
1. 一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)，包括電池組(101、102、103)、精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104、105、106)、MOSFET 管(107、108、109)、可充電組(110、111、112)、接地，其特征是精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(104)設(shè)有Rl-I、Rl-2、Rl-3、Rl-4、R1-5電阻和TL431，當(dāng)TL431開(kāi)通時(shí)，Rl-I與R1-2串聯(lián)，再與R1_4、R1_5并聯(lián)，再與R1-3串聯(lián)；精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(105)設(shè)有 R2-1、R2-2、R2-3、R2-4、R2-5 電阻和 TL431,當(dāng) TL431 開(kāi)通時(shí)，R2-1 與 R2-2串聯(lián)，再與R2-4、R2-5并聯(lián)，再與R2-3串聯(lián)；精密可調(diào)基準(zhǔn)電源組(106)設(shè)有R3_1、R3_2、R3-3、R3-4、R3-5 電阻和 TL431，當(dāng) TL431 開(kāi)通時(shí)，R3-1 與 R3-2 串聯(lián)，再與 R3_4、R3_5 并聯(lián)，再與R3-3串聯(lián)；可充電組(110)設(shè)有電感LI儲(chǔ)能，可充電組(111)設(shè)有電感L2儲(chǔ)能，可充電組(112)設(shè)有I，組成了一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)。
全文摘要
一種能量轉(zhuǎn)移式車(chē)用鋰電池均衡電路技術(shù)，涉及一種鋰電池系統(tǒng)的均衡電路，采用歐姆定律設(shè)計(jì)而成，在鋰電池內(nèi)部，利用TL431均衡電路的特性設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻阻值分流模塊轉(zhuǎn)移多余的能量，實(shí)現(xiàn)電池能量的均衡。對(duì)單體電池進(jìn)行能量的釋放與補(bǔ)流，實(shí)現(xiàn)電池的均衡，并減少能量的損耗。該技術(shù)保證了電池在充電或放電過(guò)程中，達(dá)到能量轉(zhuǎn)移效率高的目的，同時(shí)延長(zhǎng)了電池的使用壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，效率高，維護(hù)方便，利于提高產(chǎn)品的一致性。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102638064SQ20111004070
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者周劍波, 徐連國(guó), 徐連寬, 李遠(yuǎn)征, 馬憲 申請(qǐng)人:鹽城中威客車(chē)有限公司