專利名稱：能量轉(zhuǎn)移式電池均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)電池組各單元電池進(jìn)行電壓均衡的裝置，尤其是將不同電壓的電池以低損耗方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移和電壓均衡，達(dá)到所有單元電池電壓基本一致的電池均衡器。
背景技術(shù)：
目前，已知的電池均衡器存在如下不足一是均衡器間需要浪費(fèi)一定的能量，將多余的電量轉(zhuǎn)換成熱量釋放掉，不利于節(jié)能和環(huán)保；二是雖然實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)移，但因采用專用集成電路如單片機(jī)芯片而使電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；三是采取可編程硬件集中控制，使用接口連接電纜分別控制，設(shè)計(jì)復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免上述已知技術(shù)的不足，提供一種采用通用集成電路作為核心器件、能根據(jù)串聯(lián)電池組單元電池電壓差大小自動(dòng)進(jìn)行均衡電流控制、使各單元電池電壓趨于一致、只有3個(gè)接線端、具有能量轉(zhuǎn)移功能的能量轉(zhuǎn)移式電池均衡器。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到的本實(shí)用新型由電壓差異檢測(cè)控制電路、方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路、過(guò)放電檢測(cè)報(bào)警電路和過(guò)充電檢測(cè)報(bào)警電路等五部分組成。其中U15 U17是集成運(yùn)算放大器(以下簡(jiǎn)稱運(yùn)放)，U18是基準(zhǔn)電壓集成電路(以下簡(jiǎn)稱基準(zhǔn)電路)，U19 U20是反相器集成電路(以下簡(jiǎn)稱反相器)，U21 U22是雙向模擬開(kāi)關(guān)集成電路(以下簡(jiǎn)稱開(kāi)關(guān))，U23 U24是與非門集成電路(以下簡(jiǎn)稱與非門)，U25是555時(shí)基集成電路(以下簡(jiǎn)稱時(shí)基電路)。本實(shí)用新型只有3個(gè)接線端，分別與串聯(lián)電池組的正極、負(fù)極及電池串聯(lián)交匯點(diǎn)連接，如果電池U36的電壓高于電池U37，運(yùn)放U15輸出高電平，反相器U19輸出低電平，反相器U20輸出高電平，開(kāi)關(guān)U21閉合，開(kāi)關(guān)U22打開(kāi)，方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路不斷輸出具有一定頻率和功率的矩形波，在矩形波的正半周期，三極管Q29導(dǎo)通，電池B36中的多余電量經(jīng)三極管Q29向電感L35充電，在矩形波的負(fù)半周期，三極管Q29截止，由于電感的特性，電感L35中的電流不會(huì)突然消失，而是經(jīng)電池B37、二極管D32繼續(xù)流動(dòng)，將暫存在電感L35中的電量充入到電池B37中，實(shí)現(xiàn)了能量從電池B36向電池B37的轉(zhuǎn)移，直至電池B36和電池B37的電壓相等為止；相反，如果電池U37的電壓高于電池U36，則運(yùn)放U15輸出低電平，反相器U19輸出高電平，反相器U20輸出低電平，開(kāi)關(guān)U21打開(kāi)，開(kāi)關(guān)U22閉合，在矩形波的負(fù)半周期，三極管Q30導(dǎo)通，電池B37中的多余電量經(jīng)三極管Q30向電感L35充電，在矩形波的正半周期，三極管Q30截止，電感L35中的電流經(jīng)二極管D31、電池B36繼續(xù)流動(dòng)，將暫存在電感L35中的電量充入到電池B36中，實(shí)現(xiàn)了能量從電池B37向電池B36的轉(zhuǎn)移，直至電池B37和電池B36的電壓相等為止。方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生具有一定頻率和占空比的矩形波，在電壓差異檢測(cè)控制電路和執(zhí)行電路的共同作用下，控制三極管(Q29，Q30)的導(dǎo)通與截止，實(shí)現(xiàn)電池間能量的轉(zhuǎn)移。當(dāng)電池B36和電池B37的電壓之和低于設(shè)定放電保護(hù)電壓時(shí)，運(yùn)放U16輸出高電平，由電阻(R13，R14)、與非門(U23，U24)、電容C28、發(fā)光二極管D33組成的振蕩器在高電平控制下工作，二極管D33間歇發(fā)光，進(jìn)行過(guò)放電報(bào)警。當(dāng)電池B36和電池B37的電壓之和高于設(shè)定充電保護(hù)電壓時(shí)，由電阻(R7，RlO R12)、運(yùn)放U17、基準(zhǔn)電路U18、發(fā)光二極管D34組成的過(guò)充電檢測(cè)報(bào)警電路工作，運(yùn)放U17輸出高電平，二極管D34發(fā)光,進(jìn)行過(guò)充電報(bào)警。本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)，無(wú)論電池處于哪個(gè)狀態(tài)，包括充電或放電期間、靜止期間、還是恢復(fù)期間，均衡器均工作，均衡電流的大小與相鄰電池的電壓差有關(guān)，電壓差大，均衡電流大，電壓差小，均衡電流小，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性；電池完成均衡后，靜態(tài)工作電流很小，僅為毫安級(jí)，對(duì)于頻繁使用的電池組，無(wú)需加設(shè)開(kāi)關(guān)；所用電子元器件均為通用器件，價(jià)格低廉，電路較簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)；只有3根連接線，安裝、使用和管理非常方便。
附圖是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖中Rl R14電阻，U15 U17運(yùn)放，U18基準(zhǔn)電路，U19 U20反相器，U21 U22開(kāi)關(guān)，U23 U24與非門，U25時(shí)基電路，C26 C28電容，Q29 Q30三極管，D31 D32 二極管，D33 D34發(fā)光二極管，L35電感，B36 B37電池。
具體實(shí)施方式
電壓差異檢測(cè)控制電路由電阻(Rl R4)、運(yùn)放U15、反相器(U19，U20)組成。電阻Rl的一端與電池B36的負(fù)極連接，另一端與電阻R2的一端及運(yùn)放U15的反相輸入端連接；電阻R3的一端與電池B36的正極連接,另一端與電阻R4的一端及運(yùn)放U15的同相輸入端連接；電阻(R2，R4)的另一端與公共地連接；運(yùn)放U15的輸出端與反相器U19的輸入端連接；反相器U19的輸出端與反相器U20的輸入端和開(kāi)關(guān)U22的控制端連接；反相器U20的輸出端與開(kāi)關(guān)U21的控制端連接。方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路由時(shí)基電路U25、電阻(R5，R6)、電容(C26，C27)組成。時(shí)基電路U25的腳(4，8)和電阻R5的一端與電池B36的正極連接；電阻R5的另一端和電阻R6的一端與時(shí)基電路U25的腳7連接；電阻R6的另一端和電容C26的一端與時(shí)基電路U25的腳(2，6)連接；時(shí)基電路U25的腳5和電容C27的一端連接；電容(C26，C27)的另一端和時(shí)基電路U25的腳I與公共地連接；時(shí)基電路U25的腳3與開(kāi)關(guān)(U21，U22)的一端連接。執(zhí)行電路由開(kāi)關(guān)(U21，U22)、三極管(Q29，Q30)、二極管(D31，D32)以及電感L35組成。開(kāi)關(guān)(U21，U22)的另一端分別與三極管(Q29，Q30)的基極連接；三極管(Q29，Q30)的發(fā)射極與二極管D31的陽(yáng)極和二極管D32的陰極以及電感L35的一端連接；三極管Q29的集電極和二極管D31的陰極與電池B36的正極連接；三極管Q30的集電極和二極管D33的陽(yáng)極與公共地連接；電感L35的另一端與電池B36的負(fù)極連接；電池B36的負(fù)極與電池B37的正極連接。過(guò)放電檢測(cè)報(bào)警電路由電阻0 7 1 9，1 13，1 14)、運(yùn)放仍6、基準(zhǔn)電路仍8、與非門(U23，U24)、電容C28和發(fā)光二極管D33組成。電阻(R7，R8)的一端與電池B36的正極連接；電阻R7的另一端與運(yùn)放U16同相輸入端和基準(zhǔn)電路U18的正極連接；電阻R8的另一端與運(yùn)放U16反相輸入端和電阻R9的一端連接；電阻R9的另一端和基準(zhǔn)電路U18的負(fù)極與公共地連接；運(yùn)放U16的輸出端和與非門U23的一個(gè)輸入端連接，非門U23的另一個(gè)輸入端與電阻R13和電容C28的一端連接；電阻R13的另一端和與非門U23的輸出端以及與非門U24的兩個(gè)輸入端連接；電容C28的另一端和與非門U24的輸出端以及發(fā)光二極管D33的陽(yáng)極連接；發(fā)光二極管D33的陰極與電阻R14的一端連接；電阻R14的另一端與公共地連接。過(guò)充電檢測(cè)報(bào)警電路由電阻(R7，RIO, Rll, R12)、運(yùn)放U17、基準(zhǔn)電路U18以及發(fā)光二極管D34組成。其中電阻R7、基準(zhǔn)電路U18為過(guò)放電檢測(cè)報(bào)警電路和過(guò)充電檢測(cè)報(bào)警電路共用。電阻(R7，R10)的一端與電池B36的正極連接；電阻R7的另一端與運(yùn)放U17反相輸入端以及基準(zhǔn)電路U18的正極連接；電阻RlO的另一端與運(yùn)放U17同相輸入端和電阻Rll的一端連接；運(yùn)放U17的輸出端與發(fā)光二極管D34的陽(yáng)極連接；發(fā)光二極管D34的陰極 與電阻R12的一端連接；電阻(Rll，R12)的另一端和基準(zhǔn)電路U18的負(fù)極與公共地連接。
權(quán)利要求1.一種采用通用集成電路作為核心器件、能根據(jù)串聯(lián)電池組單元電池電壓差大小自動(dòng)進(jìn)行均衡電流控制、使各單元電池電壓趨于一致、只有3個(gè)接線端、具有能量轉(zhuǎn)移功能的能量轉(zhuǎn)移式電池均衡器，其特征是 (1)、電壓差異檢測(cè)控制電路由電阻(Rl R4)、運(yùn)放U15、反相器(U19，U20)組成，電阻Rl的一端與電池B36的負(fù)極連接，另一端與電阻R2的一端及運(yùn)放U15的反相輸入端連接；電阻R3的一端與電池B36的正極連接,另一端與電阻R4的一端及運(yùn)放U15的同相輸入端連接；電阻(R2，R4)的另一端與公共地連接；運(yùn)放U15的輸出端與反相器U19的輸入端連接；反相器U19的輸出端與反相器U20的輸入端和開(kāi)關(guān)U22的控制端連接；反相器U20的輸出端與開(kāi)關(guān)U21的控制端連接； (2)、方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路由時(shí)基電路U25、電阻(R5，R6)、電容(C26，C27)組成，時(shí)基電路U25的腳(4，8)和電阻R5的一端與電池B36的正極連接；電阻R5的另一端和電阻R6的一端與時(shí)基電路U25的腳7連接；電阻R6的另一端和電容C26的一端與時(shí)基電路U25的腳(2，6)連接；時(shí)基電路U25的腳5和電容C27的一端連接；電容(C26，C27)的另一端和時(shí)基電路U25的腳I與公共地連接；時(shí)基電路U25的腳3與開(kāi)關(guān)(U21，U22)的一端連接； (3)、執(zhí)行電路由開(kāi)關(guān)(U21，U22)、三極管(Q29，Q30)、二極管(D31，D32)以及電感L35組成，開(kāi)關(guān)(U21，U22)的另一端分別與三極管(Q29，Q30)的基極連接；三極管(Q29，Q30)的發(fā)射極與二極管D31的陽(yáng)極和二極管D32的陰極以及電感L35的一端連接；三極管Q29的集電極和二極管D31的陰極與電池B36的正極連接；三極管Q30的集電極和二極管D33的陽(yáng)極與公共地連接；電感L35的另一端與電池B36的負(fù)極連接；電池B36的負(fù)極與電池B37的正極連接； (4)、過(guò)放電檢測(cè)報(bào)警電路由電阻(R7 R9，R13，R14)、運(yùn)放U16、基準(zhǔn)電路U18、與非門(U23，U24)、電容C28和發(fā)光二極管D33組成，電阻(R7，R8)的一端與電池B36的正極連接；電阻R7的另一端與運(yùn)放U16同相輸入端和基準(zhǔn)電路U18的正極連接；電阻R8的另一端與運(yùn)放U16反相輸入端和電阻R9的一端連接；電阻R9的另一端和基準(zhǔn)電路U18的負(fù)極與公共地連接；運(yùn)放U16的輸出端和與非門U23的一個(gè)輸入端連接，非門U23的另一個(gè)輸入端與電阻R13和電容C28的一端連接；電阻R13的另一端和與非門U23的輸出端以及與非門U24的兩個(gè)輸入端連接；電容C28的另一端和與非門U24的輸出端以及發(fā)光二極管D33的陽(yáng)極連接；發(fā)光二極管D33的陰極與電阻R14的一端連接；電阻R14的另一端與公共地連接； (5)、過(guò)充電檢測(cè)報(bào)警電路由電阻(R7，RIO,Rll, R12)、運(yùn)放U17、基準(zhǔn)電路U18以及發(fā)光二極管D34組成，其中電阻R7、基準(zhǔn)電路U18為過(guò)放電檢測(cè)報(bào)警電路和過(guò)充電檢測(cè)報(bào)警電路共用，電阻(R7，R10)的一端與電池B36的正極連接；電阻R7的另一端與運(yùn)放U17反相輸入端以及基準(zhǔn)電路U18的正極連接；電阻RlO的另一端與運(yùn)放U17同相輸入端和電阻Rll的一端連接；運(yùn)放U17的輸出端與發(fā)光二極管D34的陽(yáng)極連接；發(fā)光二極管D34的陰極與電阻R12的一端連接；電阻(Rll，R12)的另一端和基準(zhǔn)電路U18的負(fù)極與公共地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量轉(zhuǎn)移式電池均衡器，其特征是開(kāi)關(guān)(U21，U22)采用雙向豐吳擬開(kāi)關(guān)集成電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量轉(zhuǎn)移式電池均衡器，其特征是:運(yùn)放(U15 U17)在加輸出上拉電阻的情況下可以使用電壓比較器集成電路。
專利摘要一種具有能量轉(zhuǎn)移功能的能量轉(zhuǎn)移式電池均衡器。由電壓差異檢測(cè)控制電路、方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路、過(guò)放電檢測(cè)報(bào)警電路和過(guò)充電檢測(cè)報(bào)警電路等部分組成。采用通用集成電路作為核心器件，在電池的充電或放電期間、靜止期間、恢復(fù)期間，均衡器均工作，均衡電流的大小根據(jù)電池的電壓差自動(dòng)控制，電壓差大，均衡電流大，電壓差小，則均衡電流小，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性；只有3個(gè)接線端，分別連接在串聯(lián)電池組的正極、負(fù)極及電池串聯(lián)交匯點(diǎn)，無(wú)需采取可編程硬件集中控制和接口連接電纜，安裝、使用和管理非常方便，免維護(hù)，實(shí)用性強(qiáng)，特別適合大功率電池組使用。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202513598SQ20112055558
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者周寶林 申請(qǐng)人:周寶林