CN1125521C - 用于电动车辆的电池组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于电动车辆的电池组，由若干个电池串联而成，每一个电池都并联一个相同的均衡器，该均衡器由过压分流电路和过温分流电路组成；当电池充电过程中过压、过温时，均衡器可自动对所充电池进行分流，实现电池充电电压、温度的恒定。在充电时，能保持组成电池组的各串联电池之间的均衡性，不会发生电池的损坏或爆炸现象。

Description

用于电动车辆的电池组

技术领域

本发明涉及一种用于给电动汽车、电动车、无轨电车等电动车辆供电的电池组。

背景技术

目前，电动汽车、电动车、无轨电车等都要用蓄电池作为动力源，这些蓄电池实际上是由若干个电池串联而成，由于每个串联的电池性能不可能完全相同，因此，在充电时，有的电池还未充满，有的电池已过流、过压，放电时，有的弱电池会过放，造成了各串联电池之间的不均衡性。上述这些情况都会导致电池过压、过温度而损坏，甚至引起爆炸，串联的电池越多，充放电次数越多，造成各串联电池之间的不均衡性就越严重，而且充电电流越大，对电池的损坏也越严重。现有技术中，至今还没有从电池组本身出发考虑解决不均衡性的问题，而都仅是通过对充电机增设多级电流控制和浮充等功能，来改善充电的可靠性，但这些都无法解决各串联电池之间的不均衡性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电动车辆的均衡电池组，在充电时，能保持组成电池组的各串联电池之间的均衡性。

为实现上述目的，本发明由若干个电池串联而成，每一个电池都并联一个相同的均衡器，该均衡器由过压分流电路和过温分流电路组成；所述的过压分流电路包括比较器AV、三极管Tr1、脉宽调制模块IC1和场效应管Tr2，电池的充电电压经滤波分压后，接入比较器AV的同相输入端，该比较器AV的输出端与三极管Tr1的基极相连，三极管Tr1的集电极与电池的负极相连，三极管Tr1的发射极接入脉宽调制模块IC1的触发端，触发端分别经电阻R3、电阻R4与电池的正、负极相连，该模块IC1的输出端与场效应管Tr2的栅极相连，场效应管的源极经电阻R6与脉宽调制模块IC1的反馈控制端相连，并经电阻R5与电池的负极相连，场效应管Tr2的漏极经电阻R7与电池的正极相连；当过压时，比较器AV输出高压，三极管Tr1截止，脉宽调制模块IC1的触发端变高电位，输出脉宽调制电压，控制场效应管Tr2的导通，实现分流；所述的过温分流电路包括温控开关Te、三极管Tr3和二极管D3，温控开关Te一端与电池的正极相连，另一端与三极管Tr3的集电极相连，该三极管Tr3的基极连接电池的正极，三极管的发射极一路经电阻R8与电池的负极相连，另一路连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极经电阻R1与三极管Tr1的基极相连；电池过温时，温控开关Te闭合，三极管Tr3导通，使三极管Tr1截止，脉宽调制模块IC1输出调制电压，控制场效应管Tr2的导通，实现分流。

作为对本发明的进一步改进，每个比较器AV的输出端连接有光耦OP2，每个光耦OP2的集电极都连接有一个二极管D4，并与该二极管D4的阳极相连，每个二极管D4的阴极连接在一起，其连接点A与三极管Tr6的基极相连，三极管Tr6的集电极与三极管Tr7的基极相连，三极管Tr7的发射极接入光耦OP4；当每一个串联的电池充满时，所有的光耦OP2都导通，此时，连接点A处无低电压，使三极管Tr6截止，三极管Tr7导通，光耦OP4导通，输出信号控制充电机停止充电。

作为对本发明的进一步改进，每一个三极管Tr3的集电极都连接有光耦OP3，每一个光耦OP3的集电极都连接有一个二极管D5，并与二极管D5的阴极相连，每个二极管D5的阳极连接在一起，其连接点B一路经电阻R16与电源的正极相连，一路连接到三极管Tr4的基极，三极管Tr4的集电极与三极管Tr5的基极相连，三极管Tr5的集电极与轰鸣器BZ相连；当其中任何一个电池过温时，其对应所连的光耦OP3导通，连接点B处为低电位，使三极管Tr5导通，轰鸣器BZ发出超温警示。

作为对本发明的进一步改进，所述每一个三极管Tr3的基极连接在光耦OP1上的发射极，每一个光耦OP1上的发光二极管顺向串接，串接后接入该电路中的充电机连接端，以防在停止充电的状态下，电池超温而分流。

本发明由于在串联的电池电路中，每一个电池都并接上一个均衡器，该均衡器中具有过压、过温分流电路，因此，在充电时，当电池电压达到限压就进入浮充状态，充电电流会越来越小，整个充电过程，弱电池需较长的流电时间，强电池充电时间短，最后达到全部电池的均衡状态，即使长时间充电，电池过温，也可分流，不会发生电池的损坏或爆炸现象；电池与均衡器连接为一个串并联电路，可以大电流充电也不会损坏电池，而且设有全部电池充满时，充电机停充和过温警示的电路，更增加了电池的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明的自动停充电路图；

图3为本发明的过温警示电路图；

图4为本发明与充电机的连接电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由若干个电池串联而成，每一个电池都并联一个相同的均衡器，该均衡器由过压分流电路和过温分流电路组成；过压分流电路包括LM358比较器AV、8050NPN型三极管Tr1、SG3843电流型脉宽调制模块IC1和2SK2690场效应管Tr2，电池的充电电压经滤波分压后，接入LM358比较器AV的同相输入端，该比较器AV的输出端与8050三极管Tr1的基极相连，三极管Tr1的集电极与电池的负极相连，三极管Tr1的发射极接入SG3843电流型脉宽调制模块IC1的触发端1，触发端分别经电阻R3、电阻R4与电池的正、负极相连，该模块IC1的输出端6与2SK2690场效应管Tr2的栅极相连，场效应管的源极经电阻R6与SG3843电流型脉宽调制模块IC1的反馈控制端3相连，并经电阻R5与电池的负极相连，2SK2690场效应管Tr2的漏极经电阻R7与电池的正极相连；过温分流电路包括温控开关Te、2055PNP型三极管Tr3和二极管D3，温控开关Te一端与电池的正极相连，另一端与2055PNP型三极管Tr3的集电极相连，该三极管Tr3的基极连接在TLP521光耦OP1上的发射极，每一个光耦OP1上的发光二极管顺向串接，串接后接入该电路中的充电机连接端，三极管Tr3的发射极一路经电阻R8与电池的负极相连，另一路连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极经电阻R1与8050NPN型三极管Tr1的基极相连。

充电时与充电机连接(如图4所示)，当电池充电电压达到15V时，经电位器P1的分压，LM358比较器AV的同相端输入电压高于反相端5V电压，LM358比较器AV输出反转，输出端为高电位，使三极管Tr1由原来的导通状态变为截止状态，此时SG3843电流型脉宽调制模块IC1的触发端1的电位由原来的低电位变为电阻R4的分压，使SG3843电流型脉宽调制模块IC1开启，输出脉宽调制电压，控制场2SK2690效应管Tr2的导通，实现分流，使电池充电电压恒定在15V。如电压超过15V，电阻分压器R3、R4的电位上升，使输出调制电压的脉冲加宽，场效应管Tr2的导通电流加大，电流流过电阻R5产生压降，此电压经电阻R6由SG3843电流型脉宽调制模块IC1的反馈控制端3使输出调制电压的脉冲变窄，达到自动限流的目的，而不致于由于分流过高而烧坏场效应管Tr2。

另外在充电时，如果电池电压还未达到15V，但温度已过高，此时也能使场效应管Tr2的使的自动导通，实现分流，当超过额定的温度值时，温度开关Te导通，三极管Tr3导通，在电阻R8产生高电位，此高电位经二极管D3、电阻R1到三极管Tr1的基极，使三极管Tr1变为截止，从而使SG3843电流型脉宽调制模块IC1的触发端1的电位由原来的低电位变为电阻R4的分压，使SG3843电流型脉宽调制模块IC1开启，输出脉宽调制电压，控制场效应管Tr2的导通分流，减小电池充电电流，降低电池温度。因此当电池充电过程中过压、过温时，均衡器可自动对所充电池进行分流，实现电池充电电压、温度的恒定，使各串联电池之间达到均衡状态。

如在放电时，电池出现超温状态，此时由于充电机已停止充电，放电电流由D2反向截止，光耦OP1变为截止状态，使三极管Tr3也变为截止状态，电阻R8不产生高电位给三极管Tr1的基极，场效应管Tr2始终处于截止状态，因此放电时出现超温状态，不会对充电电池进行分流。

作为对本发明的进一步改进，还设有自动停充电路(如图2所示)，即在每个LM358比较器AV的输出端连接有TLP521光耦OP2，每个光耦OP2的集电极都连接有一个二极管D4，并与该二极管D4的阳极相连，每个二极管D4的阴极连接在一起，其连接点A与三极管Tr6的基极相连，三极管Tr6的集电极与三极管Tr7的基极相连，三极管Tr7的发射极接入TLP521光耦OP4。每一个电池的充电电压达到15V时，比较器AV的输出端为高电位，使场效应管Tr2导通分流，电池电压会下降，同时光耦OP2也为导通状态，当电压低于14.5V时，LM358比较器AV的输出端重新为低电位，继续充电；当所有的电池电压都在14.5V-15V时，所有的光耦OP2为导通状态，连接在光耦OP2集电极上的二极管D4全部截止，使8050NPN型三极管Tr6截止，8050NPN型三极管Tr7导通，从而使光耦OP4导通，输出信号控制充电机停止充电。当某一电池电压低于14.5V时，充电机再将开机，对电池充电，此时充电机处于浮充状态，充电电流＜5A，即使长时间对电池充电，也不会损坏电池。

同时还增设过温警示电路(如图3所示)，在每一个三极管Tr3的集电极都连接有TLP521光耦OP3，每一个光耦OP3的集电极都连接有一个二极管D5，并与二极管D5的阴极相连，每个二极管D5的阳极连接在一起，其连接点B一路经电阻R16与电源的正极相连，一路连接到8050NPN型三极管Tr4的基极，三极管Tr4的集电极连接与8050NPN型三极管Tr5的基极相连，三极管Tr5的集电极与轰鸣器BZ相连。在充电时电池超温，温控开关Te闭合，光耦OP3都会导通，只要任何一个电池超温，连接点B处即为低电位，三极管Tr4截止，三极管Tr5由原来的截止状态变为导通，使蜂鸣器BZ通电发出响声，发光管OT亮，作出电池超温警示。

Claims (4)

1、一种用于电动车辆的电池组，由若干个电池串联而成，其特征在于：每一个电池都并联一个相同的均衡器，该均衡器由过压分流电路和过温分流电路组成；所述的过压分流电路包括比较器AV、三极管Tr1、脉宽调制模块IC1和场效应管Tr2，电池的充电电压经滤波分压后，接入比较器AV的同相输入端，该比较器AV的输出端与三极管Tr1的基极相连，三极管Tr1的集电极与电池的负极相连，三极管Tr1的发射极接入脉宽调制模块IC1的触发端(1)，触发端(1)分别经电阻R3、电阻R4与电池的正、负极相连，该模块IC1的输出端(6)与场效应管Tr2的栅极相连，场效应管的源极经电阻R6与脉宽调制模块IC1的反馈控制端(3)相连，并经电阻R5与电池的负极相连，场效应管Tr2的漏极经电阻R7与电池的正极相连；当过压时，比较器AV输出高压，三极管Tr1截止，脉宽调制模块IC1的触发端(1)变高电位，输出脉宽调制电压，控制场效应管Tr2的导通，实现分流；所述的过温分流电路包括温控开关Te、三极管Tr3和二极管D3，温控开关Te一端与电池的正极相连，另一端与三极管Tr3的集电极相连，该三极管Tr3的基极连接电池的正极，三极管的发射极一路经电阻R8与电池的负极相连，另一路连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极经电阻R1与三极管Tr1的基极相连；电池过温时，温控开关Te闭合，三极管Tr3导通，使三极管Tr1截止，脉宽调制模块IC1输出调制电压，控制场效应管Tr2的导通，实现分流。

2、根据权利要求1所述的用于电动车辆的电池组，其特征在于：每个比较器AV的输出端连接有光耦OP2，每个光耦OP2的集电极都连接有一个二极管D4，并与该二极管D4的阳极相连，每个二极管D4的阴极连接在一起，其连接点A与三极管Tr6的基极相连，三极管Tr6的集电极与三极管Tr7的基极相连，三极管Tr7的发射极接入光耦OP4；当每一个串联的电池充满时，所有的光耦OP2都导通，此时，连接点A处无电压，使三极管Tr6截止，三极管Tr7导通，光耦OP4导通，输出信号控制充电机停止充电。

3、根据权利要求1所述的用于电动车辆的电池组，其特征在于：每一个三极管Tr3的集电极都连接有光耦OP3，每一个光耦OP3的集电极都连接有一个二极管D5，并与二极管D5的阴极相连，每个二极管D5的阳极连接在一起，其连接点B一路经电阻R16与电源的正极相连，一路连接到三极管Tr4的基极，三极管Tr4的集电极与三极管Tr5的基极相连，三极管Tr5的集电极与轰鸣器BZ相连；当其中任何一个光耦OP3导通时，连接点B处为低电位，使三极管Tr5导通，轰鸣器BZ发出超温警示。

4、根据权利要求1或3所述的用于电动车辆的电池组，其特征在于：所述每一个三极管Tr3的基极连接在光耦OP1上的发射极，每一个光耦OP1上的发光二极管顺向串接，串接后接入该电路中的充电机连接端，以防在停止充电的状态下，电池超温而分流。

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