CN208674939U - 一种电池主动均衡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池主动均衡装置，属于电池能量均衡技术领域，该装置包括箱体、顶部转轴、顶板、提手、安装螺丝、轴流风扇以及电池均衡电路板。本实用新型采用可揭盖的箱体结构，单个电池放入可揭盖的箱体结构中后可直接组成动力电池组，避免了电池单体之间繁琐的接线工作，同时箱体内部安装的均衡电路可以利用MOS管和电容实现电池单体之间的能量转移，避免了电池组中弱体电池过充电现象，同时提高了电池组的整体储能。

Description

一种电池主动均衡装置

技术领域

本实用新型涉及电池能量均衡技术领域，尤其涉及一种电池主动均衡装置。

背景技术

单个电池串联使用时会因为个体性能的不同，导致电池组性能下降，由于单体电池的容量不可能做到绝对的一致，因此弱体电池必将决定电池组的整体性能，特别是在电池组充放电过程中，个体差异性会逐渐增大，导致电池组整体性能衰减和减少使用寿命，为了避免弱体电池的过充电现象，现有技术中采用并联电阻的方式进行分压，这种耗散均衡方式，对电能造成浪费。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池主动均衡装置，采用可揭盖的箱体结构，单个电池放入可揭盖的箱体结构中后可直接组成动力电池组，避免了电池单体之间繁琐的接线工作，同时箱体内部安装的均衡电路可以利用MOS管和电容实现电池单体之间的能量转移，避免了电池组中弱体电池过充电现象，同时提高了电池组的整体储能。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种电池主动均衡装置，其特征在于，包括箱体、顶部转轴、顶板、提手、安装螺丝、轴流风扇以及电池均衡电路板，其中：

所述的箱体的顶部开口处通过顶部转轴安装有顶板，所述顶板上设置有提手，所述顶板的一端可以围绕顶部转轴转动，所述顶板的另一端上设置有固定螺孔，所述箱体的靠近固定螺孔的位置设置有圆孔，所述安装螺丝穿过圆孔用于连接固定螺孔，所述顶板的内表面设置有连接电池正极的顶部金属簧；

所述箱体由侧板和底板以及内部固定横板组成，所述箱体的侧板正面设置有用于通风透气的透气栅格，所述轴流风扇安装在所述箱体的侧板背面，所述固定横板安装在侧板的中部且与底板平行，固定横板上对称设置有多个电池孔用于固定电池的位置，所述底板上部设置有容纳电池均衡电路板的凹槽，所述凹槽上扣设有底板盖，所述底板盖上设置有连接电池负极的底部金属簧；

所述电池均衡电路板安装在底板盖下的凹槽内、且用于电池能量的监控和均衡，电池均衡电路板的输入口通过导线分别连接底部金属簧和顶部金属簧，电池通过底部金属簧、顶部金属簧和导线和构成相互串联的电池组；

所述底板靠近电池均衡电路板的位置设置有正极接头、负极接头，所述正极接头连接电池组的正极，所述负极接头连接电池组的负极；

所述电池均衡电路板包括MOS管、转移相邻电池能量的储能电容、控制电路、以及与所述控制电路分别连接的检测电路、电源、通信接口、MOS管驱动电路，所述控制电路的输出口通过MOS管驱动电路连接MOS管的栅极以控制MOS管的工作，其中：

所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管；所述电容包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容；所述电池包括依次串联的第一电池、第二电池、第三电池、第四电池；

所述第一MOS管的漏极连接第一电池的正极，第一MOS管的源极连接第一电容的一极，所述第一电容的另一极连接第一电池的负极，所述第二MOS管并联在第一电容的两端且第二MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第二MOS管的源极连接第一电池的负极；

所述第二电容的一级连接第一MOS管的源极，第二电容的另一极连接第二电池的负极，所述第三MOS管并联在第二电容的两端且第三MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第三MOS管的源极连接第二电池的负极；

所述第三电容的一级连接第一MOS管的源极，第三电容的另一极连接第三电池的负极，所述第四MOS管并联在第三电容的两端且第四MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第四MOS管的源极连接第三电池的负极；

所述第五MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第五MOS管的源极连接第四电池的负极。

进一步的，所述检测电路采用LTC2943芯片，所述LTC2943芯片用于检测电池组中每个电池的温度和电压信息。

进一步的，所述控制电路采用MSP430F54芯片，所述MSP430F54芯片通过SPI方式与LTC2943芯片通信。

本实用新型的一种电池主动均衡装置具有以下有益效果：

本实用新型提供了采用可揭盖的箱体结构，单个电池放入可揭盖的箱体结构中后直接组成动力电池组，避免了电池单体之间繁琐的接线工作，使电池的更换工作变得非常的简便，该箱体结构轻便易携带。同时箱体内部安装的均衡电路可以利用MOS管和电容实现电池单体之间的能量转移，同时可以短路不需要充电的电池，保证其他电池继续充电，提高了电池组的整体充、放电性能，避免弱体电池拉低电池组的容量。

附图说明

图1为本实用新型的一种电池主动均衡装置的正面结构示意图；

图2为本实用新型的一种电池主动均衡装置的背面结构示意图；

图3为本实用新型的一种电池主动均衡装置的内部结构示意图；

图4为本实用新型的一种电池主动均衡装置的固定横板结构示意图；

图5为本实用新型的一种电池主动均衡装置的底板结构示意图；

图6为本实用新型的一种电池主动均衡装置的电池均衡电路板结构示意图；

图7为本实用新型的一种电池主动均衡装置的电路结构示意图；

图8为本实用新型的一种电池主动均衡装置的第一电容充电示意图；

图9为本实用新型的一种电池主动均衡装置的第一电容放电示意图。

图中，1-箱体、2-顶部转轴、3-顶板、4-提手、5-安装螺丝、6-轴流风扇、7-电池、101-侧板、102-底板、103-固定横板、104-透气栅格、1021-正极接头、1022-负极接头、1023-底部金属簧、1024-底板盖、1031-电池孔、301-顶部金属簧。

具体实施方式

根据附图所示，对本实用新型进行进一步说明：

如图1、图2、图3所示，一种电池主动均衡装置，包括箱体1、顶部转轴2、顶板3、提手4、安装螺丝5、轴流风扇6以及电池均衡电路板，其中：的箱体1的顶部开口处通过顶部转轴2安装有顶板3，顶板3上设置有提手4，提手4用于拉开顶板3。顶板3的一端可以围绕顶部转轴2转动，顶板3的另一端上设置有固定螺孔，箱体1的靠近固定螺孔的位置设置有圆孔，当顶板3闭合时，可以使用安装螺丝5穿过圆孔用于连接固定螺孔，顶板3的内表面设置有连接电池7正极的顶部金属簧301。

箱体1由侧板101和底板102以及内部固定横板103组成，箱体1的侧板101正面设置有用于通风透气的透气栅格104，轴流风扇6安装在箱体1的侧板101背面，电池组工作或充电时伴随着的热量产生，因此透气栅格104和轴流风扇6可以配合工作进行通风透气，避免热量积累。

具体的，采用可旋转的顶板3与提手4能够极大的方便单个电池的安装和更换，实现装置的可拆卸连接。

如图4所示，固定横板103上对称设置有多个电池孔1031用于固定电池7的位置，本实施中电池孔1031的数量为4个，方便实现4个单体电池7串联成组，实现能量均衡。

如图5所示，底板102上部设置有容纳电池均衡电路板的凹槽，凹槽上扣设有底板盖1024，底板盖1024上设置有连接电池负极的底部金属簧1023。

具体的，电池均衡电路板安装在底板盖1024下的凹槽内、且用于电池能量的监控和均衡，电池均衡电路板的输入口通过导线分别连接底部金属簧1023和顶部金属簧301，电池通过底部金属簧1023、顶部金属簧301和导线和构成相互串联的电池组。底板102靠近电池均衡电路板的位置设置有正极接头1021、负极接头1022，正极接头1021连接电池组的正极，负极接头1022连接电池组的负极。

具体的，电池均衡电路板一方面通过检测电路采集单个电池7的温度和电压、计算弱体电池7的储能情况，另一方面控制MOS管的导通或关闭实现能量的转移、或充电情况下弱体电池7的短路。

需要说明的是，本实施例中的电路针对是4个单体电池7。

如图6所示，电池7均衡电路板包括MOS管、转移相邻电池7能量的储能电容、控制电路、以及与控制电路分别连接的检测电路、电源、通信接口、MOS管驱动电路，控制电路的输出口通过MOS管驱动电路连接MOS管的栅极以控制MOS管的工作。

具体的，通信接口用于连接上位机下载驱动控制程序。

具体的，检测电路采用LTC2943芯片，LTC2943芯片用于检测电池7组中每个电池7的温度和电压信息。控制电路采用MSP430F54芯片，MSP430F54芯片通过SPI方式与LTC2943芯片通信。

如图7所示，MOS管包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5；电容包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4；电池7包括依次串联的第一电池B1、第二电池B2、第三电池B3、第四电池B4。

第一MOS管M1的漏极连接第一电池B1的正极，第一MOS管M1的源极连接第一电容C1的一极，第一电容C1的另一极连接第一电池B1的负极，第二MOS管M2并联在第一电容C1的两端且第二MOS管M2的漏极连接第一MOS管M1的源极、第二MOS管M2的源极连接第一电池B1的负极；

第二电容C2的一级连接第一MOS管M1的源极，第二电容C2的另一极连接第二电池B2的负极，第三MOS管M3并联在第二电容C2的两端且第三MOS管M3的漏极连接第一MOS管M1的源极、第三MOS管M3的源极连接第二电池B2的负极；

第三电容C3的一级连接第一MOS管M1的源极，第三电容C3的另一极连接第三电池B3的负极，第四MOS管M4并联在第三电容C3的两端且第四MOS管M4的漏极连接第一MOS管M1的源极、第四MOS管M4的源极连接第三电池B3的负极；

第五MOS管M5的漏极连接第一MOS管M1的源极、第五MOS管M5的源极连接第四电池B4的负极。

实际工作时，在对电池组整体充电的情况下，当检测电路检测到某个电池的电压迅速上升将要超过最高电压时，对应的MOS管闭合，针对弱体电池在充电情况下进行短路，避免过充的情况发生，例如第一电池B1电压过高时，控制电路发出驱动信号闭合第一MOS管M1和第二MOS管M2。

在需要转移电池之间的能量时，可以利用储能电容。具体的，当当第一电池B1电压高于后一个第二电池B2电压时，闭合第一MOS管M1，此时由第一电池B1、第一MOS管M1、和第一电容C1组成回路，第一电容C1充电，如图8所示；当第一电容C1电压与第二个第二电池B2的电压差大于5v时，断开第一MOS管M1，闭合第二MOS管M2，由第一电容C1、第二电池B2、第三MOS管M3组成回路，第一电容C1给第二电池B2充电，如图9所示。当第二电池B2相对于第一电池B1和第三电池B3电压差范围为1-2v时，通过闭合第三MOS管M3和第二MOS管M2，即此时第二电池B2处于短路状态，充电电流不会再经过，电压将维持不变，依次重复对第二电池B2、第三电池B3到第四电池B4进行充电直到满足串联的第二电池B2均衡为止；通过控制两个电池电压相差值，自动控制是否需要转移能量。

本实用新型采用可揭盖的箱体1结构，单个电池放入可揭盖的箱体1结构中后直接组成动力电池组，避免了电池单体之间繁琐的接线工作，同时箱体内部安装的均衡电路可以利用MOS管和电容实现电池单体之间的能量转移，同时可以短路不需要充电的电池，保证其他电池继续充电，提高了电池组的整体充、放电性能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种电池主动均衡装置，其特征在于，包括箱体、顶部转轴、顶板、提手、安装螺丝、轴流风扇以及电池均衡电路板，其中：

所述的箱体的顶部开口处通过顶部转轴安装有顶板，所述顶板上设置有提手，所述顶板的一端可以围绕顶部转轴转动，所述顶板的另一端上设置有固定螺孔，所述箱体的靠近固定螺孔的位置设置有圆孔，所述安装螺丝穿过圆孔用于连接固定螺孔，所述顶板的内表面设置有连接电池正极的顶部金属簧；

所述箱体由侧板和底板以及内部固定横板组成，所述箱体的侧板正面设置有用于通风透气的透气栅格，所述轴流风扇安装在所述箱体的侧板背面，所述固定横板安装在侧板的中部且与底板平行，固定横板上对称设置有多个电池孔用于固定电池的位置，所述底板上部设置有容纳电池均衡电路板的凹槽，所述凹槽上扣设有底板盖，所述底板盖上设置有连接电池负极的底部金属簧；

所述电池均衡电路板安装在底板盖下的凹槽内、且用于电池能量的监控和均衡，电池均衡电路板的输入口通过导线分别连接底部金属簧和顶部金属簧，电池通过底部金属簧、顶部金属簧和导线和构成相互串联的电池组；

所述底板靠近电池均衡电路板的位置设置有正极接头、负极接头，所述正极接头连接电池组的正极，所述负极接头连接电池组的负极；

所述电池均衡电路板包括MOS管、转移相邻电池能量的储能电容、控制电路、以及与所述控制电路分别连接的检测电路、电源、通信接口、MOS管驱动电路，所述控制电路的输出口通过MOS管驱动电路连接MOS管的栅极以控制MOS管的工作，其中：

所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管；所述电容包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容；所述电池包括依次串联的第一电池、第二电池、第三电池、第四电池；

所述第一MOS管的漏极连接第一电池的正极，第一MOS管的源极连接第一电容的一极，所述第一电容的另一极连接第一电池的负极，所述第二MOS管并联在第一电容的两端且第二MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第二MOS管的源极连接第一电池的负极；

所述第二电容的一级连接第一MOS管的源极，第二电容的另一极连接第二电池的负极，所述第三MOS管并联在第二电容的两端且第三MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第三MOS管的源极连接第二电池的负极；

所述第三电容的一级连接第一MOS管的源极，第三电容的另一极连接第三电池的负极，所述第四MOS管并联在第三电容的两端且第四MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第四MOS管的源极连接第三电池的负极；

所述第五MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第五MOS管的源极连接第四电池的负极。

2.根据权利要求1所述的电池主动均衡装置，其特征在于，所述检测电路采用LTC2943芯片，所述LTC2943芯片用于检测电池组中每个电池的温度和电压信息。

3.根据权利要求2所述的电池主动均衡装置，其特征在于，所述控制电路采用MSP430F54芯片，所述MSP430F54芯片通过SPI方式与LTC2943芯片通信。