CN202513598U

CN202513598U - 能量转移式电池均衡器

Info

Publication number: CN202513598U
Application number: CN2011205555821U
Authority: CN
Inventors: 周宝林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2021-12-16

Abstract

一种具有能量转移功能的能量转移式电池均衡器。由电压差异检测控制电路、方波发生与驱动电路、执行电路、过放电检测报警电路和过充电检测报警电路等部分组成。采用通用集成电路作为核心器件，在电池的充电或放电期间、静止期间、恢复期间，均衡器均工作，均衡电流的大小根据电池的电压差自动控制，电压差大，均衡电流大，电压差小，则均衡电流小，具有很强的适应性；只有3个接线端，分别连接在串联电池组的正极、负极及电池串联交汇点，无需采取可编程硬件集中控制和接口连接电缆，安装、使用和管理非常方便，免维护，实用性强，特别适合大功率电池组使用。

Description

能量转移式电池均衡器

所属技术领域

本实用新型涉及一种对电池组各单元电池进行电压均衡的装置，尤其是将不同电压的电池以低损耗方式进行能量转移和电压均衡，达到所有单元电池电压基本一致的电池均衡器。

背景技术

目前，已知的电池均衡器存在如下不足：一是均衡器间需要浪费一定的能量，将多余的电量转换成热量释放掉，不利于节能和环保；二是虽然实现了能量转移，但因采用专用集成电路如单片机芯片而使电路结构复杂，成本较高；三是采取可编程硬件集中控制，使用接口连接电缆分别控制，设计复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述已知技术的不足，提供一种采用通用集成电路作为核心器件、能根据串联电池组单元电池电压差大小自动进行均衡电流控制、使各单元电池电压趋于一致、只有3个接线端、具有能量转移功能的能量转移式电池均衡器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案达到的：本实用新型由电压差异检测控制电路、方波发生与驱动电路、执行电路、过放电检测报警电路和过充电检测报警电路等五部分组成。其中U15～U17是集成运算放大器(以下简称运放)，U18是基准电压集成电路(以下简称基准电路)，U19～U20是反相器集成电路(以下简称反相器)，U21～U22是双向模拟开关集成电路(以下简称开关)，U23～U24是与非门集成电路(以下简称与非门)，U25是555时基集成电路(以下简称时基电路)。

本实用新型只有3个接线端，分别与串联电池组的正极、负极及电池串联交汇点连接，如果电池U36的电压高于电池U37，运放U15输出高电平，反相器U19输出低电平，反相器U20输出高电平，开关U21闭合，开关U22打开，方波发生与驱动电路不断输出具有一定频率和功率的矩形波，在矩形波的正半周期，三极管Q29导通，电池B36中的多余电量经三极管Q29向电感L35充电，在矩形波的负半周期，三极管Q29截止，由于电感的特性，电感L35中的电流不会突然消失，而是经电池B37、二极管D32继续流动，将暂存在电感L35中的电量充入到电池B37中，实现了能量从电池B36向电池B37的转移，直至电池B36和电池B37的电压相等为止；相反，如果电池U37的电压高于电池U36，则运放U15输出低电平，反相器U19输出高电平，反相器U20输出低电平，开关U21打开，开关U22闭合，在矩形波的负半周期，三极管Q30导通，电池B37中的多余电量经三极管Q30向电感L35充电，在矩形波的正半周期，三极管Q30截止，电感L35中的电流经二极管D31、电池B36继续流动，将暂存在电感L35中的电量充入到电池B36中，实现了能量从电池B37向电池B36的转移，直至电池B37和电池B36的电压相等为止。

方波发生与驱动电路产生具有一定频率和占空比的矩形波，在电压差异检测控制电路和执行电路的共同作用下，控制三极管(Q29，Q30)的导通与截止，实现电池间能量的转移。

当电池B36和电池B37的电压之和低于设定放电保护电压时，运放U16输出高电平，由电阻(R13，R14)、与非门(U23，U24)、电容C28、发光二极管D33组成的振荡器在高电平控制下工作，二极管D33间歇发光，进行过放电报警。

当电池B36和电池B37的电压之和高于设定充电保护电压时，由电阻(R7，R10～R12)、运放U17、基准电路U18、发光二极管D34组成的过充电检测报警电路工作，运放U17输出高电平，二极管D34发光，进行过充电报警。

本实用新型具有如下特点，无论电池处于哪个状态，包括充电或放电期间、静止期间、还是恢复期间，均衡器均工作，均衡电流的大小与相邻电池的电压差有关，电压差大，均衡电流大，电压差小，均衡电流小，具有很强的适应性；电池完成均衡后，静态工作电流很小，仅为毫安级，对于频繁使用的电池组，无需加设开关；所用电子元器件均为通用器件，价格低廉，电路较简单，实用性强；只有3根连接线，安装、使用和管理非常方便。

附图说明

附图是本实用新型的电路结构示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图中R1～R14电阻，U15～U17运放，U18基准电路，U19～U20反相器，U21～U22开关，U23～U24与非门，U25时基电路，C26～C28电容，Q29～Q30三极管，D31～D32二极管，D33～D34发光二极管，L35电感，B36～B37电池。

具体实施方式

电压差异检测控制电路由电阻(R1～R4)、运放U15、反相器(U19，U20)组成。电阻R1的一端与电池B36的负极连接，另一端与电阻R2的一端及运放U15的反相输入端连接；电阻R3的一端与电池B36的正极连接，另一端与电阻R4的一端及运放U15的同相输入端连接；电阻(R2，R4)的另一端与公共地连接；运放U15的输出端与反相器U19的输入端连接；反相器U19的输出端与反相器U20的输入端和开关U22的控制端连接；反相器U20的输出端与开关U21的控制端连接。

方波发生与驱动电路由时基电路U25、电阻(R5，R6)、电容(C26，C27)组成。时基电路U25的脚(4，8)和电阻R5的一端与电池B36的正极连接；电阻R5的另一端和电阻R6的一端与时基电路U25的脚7连接；电阻R6的另一端和电容C26的一端与时基电路U25的脚(2，6)连接；时基电路U25的脚5和电容C27的一端连接；电容(C26，C27)的另一端和时基电路U25的脚1与公共地连接；时基电路U25的脚3与开关(U21，U22)的一端连接。

执行电路由开关(U21，U22)、三极管(Q29，Q30)、二极管(D31，D32)以及电感L35组成。开关(U21，U22)的另一端分别与三极管(Q29，Q30)的基极连接；三极管(Q29，Q30)的发射极与二极管D31的阳极和二极管D32的阴极以及电感L35的一端连接；三极管Q29的集电极和二极管D31的阴极与电池B36的正极连接；三极管Q30的集电极和二极管D33的阳极与公共地连接；电感L35的另一端与电池B36的负极连接；电池B36的负极与电池B37的正极连接。

过放电检测报警电路由电阻(R7～R9，R13，R14)、运放U16、基准电路U18、与非门(U23，U24)、电容C28和发光二极管D33组成。电阻(R7，R8)的一端与电池B36的正极连接；电阻R7的另一端与运放U16同相输入端和基准电路U18的正极连接；电阻R8的另一端与运放U16反相输入端和电阻R9的一端连接；电阻R9的另一端和基准电路U18的负极与公共地连接；运放U16的输出端和与非门U23的一个输入端连接，非门U23的另一个输入端与电阻R13和电容C28的一端连接；电阻R13的另一端和与非门U23的输出端以及与非门U24的两个输入端连接；电容C28的另一端和与非门U24的输出端以及发光二极管D33的阳极连接；发光二极管D33的阴极与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端与公共地连接。

过充电检测报警电路由电阻(R7，R10，R11，R12)、运放U17、基准电路U18以及发光二极管D34组成。其中电阻R7、基准电路U18为过放电检测报警电路和过充电检测报警电路共用。电阻(R7，R10)的一端与电池B36的正极连接；电阻R7的另一端与运放U17反相输入端以及基准电路U18的正极连接；电阻R10的另一端与运放U17同相输入端和电阻R11的一端连接；运放U17的输出端与发光二极管D34的阳极连接；发光二极管D34的阴极与电阻R12的一端连接；电阻(R11，R12)的另一端和基准电路U18的负极与公共地连接。

Claims

1.一种采用通用集成电路作为核心器件、能根据串联电池组单元电池电压差大小自动进行均衡电流控制、使各单元电池电压趋于一致、只有3个接线端、具有能量转移功能的能量转移式电池均衡器,其特征是：

(1)、电压差异检测控制电路由电阻(R1～R4)、运放U15、反相器(U19，U20)组成,电阻R1的一端与电池B36的负极连接，另一端与电阻R2的一端及运放U15的反相输入端连接；电阻R3的一端与电池B36的正极连接，另一端与电阻R4的一端及运放U15的同相输入端连接；电阻(R2，R4)的另一端与公共地连接；运放U15的输出端与反相器U19的输入端连接；反相器U19的输出端与反相器U20的输入端和开关U22的控制端连接；反相器U20的输出端与开关U21的控制端连接；

(2)、方波发生与驱动电路由时基电路U25、电阻(R5，R6)、电容(C26，C27)组成,时基电路U25的脚(4，8)和电阻R5的一端与电池B36的正极连接；电阻R5的另一端和电阻R6的一端与时基电路U25的脚7连接；电阻R6的另一端和电容C26的一端与时基电路U25的脚(2，6)连接；时基电路U25的脚5和电容C27的一端连接；电容(C26，C27)的另一端和时基电路U25的脚1与公共地连接；时基电路U25的脚3与开关(U21，U22)的一端连接；

(3)、执行电路由开关(U21，U22)、三极管(Q29，Q30)、二极管(D31，D32)以及电感L35组成,开关(U21，U22)的另一端分别与三极管(Q29，Q30)的基极连接；三极管(Q29，Q30)的发射极与二极管D31的阳极和二极管D32的阴极以及电感L35的一端连接；三极管Q29的集电极和二极管D31的阴极与电池B36的正极连接；三极管Q30的集电极和二极管D33的阳极与公共地连接；电感L35的另一端与电池B36的负极连接；电池B36的负极与电池B37的正极连接；

(4)、过放电检测报警电路由电阻(R7～R9，R13，R14)、运放U16、基准电路U18、与非门(U23，U24)、电容C28和发光二极管D33组成,电阻(R7，R8)的一端与电池B36的正极连接；电阻R7的另一端与运放U16同相输入端和基准电路U18的正极连接；电阻R8的另一端与运放U16反相输入端和电阻R9的一端连接；电阻R9的另一端和基准电路U18的负极与公共地连接；运放U16的输出端和与非门U23的一个输入端连接，非门U23的另一个输入端与电阻R13和电容C28的一端连接；电阻R13的另一端和与非门U23的输出端以及与非门U24的两个输入端连接；电容C28的另一端和与非门U24的输出端以及发光二极管D33的阳极连接；发光二极管D33的阴极与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端与公共地连接；

(5)、过充电检测报警电路由电阻(R7，R10，R11，R12)、运放U17、基准电路U18以及发光二极管D34组成,其中电阻R7、基准电路U18为过放电检测报警电路和过充电检测报警电路共用,电阻(R7，R10)的一端与电池B36的正极连接；电阻R7的另一端与运放U17反相输入端以及基准电路U18的正极连接；电阻R10的另一端与运放U17同相输入端和电阻R11的一端连接；运放U17的输出端与发光二极管D34的阳极连接；发光二极管D34的阴极与电阻R12的一端连接；电阻(R11，R12)的另一端和基准电路U18的负极与公共地连接。

2.根据权利要求1所述的能量转移式电池均衡器，其特征是：开关(U21，U22)采用双向模拟开关集成电路。

3.根据权利要求1所述的能量转移式电池均衡器，其特征是：运放(U15～U17)在加输出上拉电阻的情况下可以使用电压比较器集成电路。