CN201854063U - 大容量充电电池组均衡放电装置 - Google Patents

Abstract

一种大容量充电电池组均衡放电装置，包括中央控制器、均衡电路、电量采集装置，该电量采集装置的输出端与中央控制器的输入端连接，该中央控制器的输出端与均衡电路的输入端连接，且该装置可外接大容量充电电池，该大容量充电电池的输出端与电量采集装置的输入端连接，该大容量充电电池的输入端与均衡电路的输出端连接。如此，可使大容量充电电池组定期采用本装置进行维护，以保证电池组各个电池容量的均衡，可有效地改善电池组的性能，延长电池组的寿命。

Description

大容量充电电池组均衡放电装置

技术领域：

本实用新型涉及电源管理领域，具体涉及一种可对大容量充电电池组进行均衡放电的装置。

背景技术：

大容量充电电池组在使用过程中一般采用串联方式供电，在充电过程中一般也是采用串联方式充电，由于电池单体在性能上的差异，在不断充放电的过程中如果不对其进行均衡，则电池组的不均衡会越来越严重，到最后有的电池没电了，而有的电池是满的，整个电池组的性能则是由电量最少的电池来决定的，当其中一节电池没有电量时，则整个电池组都不能正常供电。

解决这个问题一般需要重新设计充电器，在充电器中增加均衡充电的方法，即在充电过程中通过均衡电路及管理软件来实现电池组的均衡，但是，增加均衡充电功能将大幅增加充电器的体积、及成本，而电路的复杂性也将增加充电器的不稳定性。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中大容量充电电池组在使用一段时间后性能大幅降低，电池组存在着不均衡现象的不足，提供一种大容量充电电池组均衡放电装置，以使大容量充电电池组可定期采用本装置进行维护，以保证电池组各个电池容量的均衡。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种大容量充电电池组均衡放电装置，其特点是：该装置包括中央控制器、均衡电路、电量采集装置，该电量采集装置的输出端与中央控制器的输入端连接，该中央控制器的输出端与均衡电路的输入端连接，且该装置可外接大容量充电电池，该大容量充电电池的输出端与电量采集装置的输入端连接，该大容量充电电池的输入端与均衡电路的输出端连接。

所述装置还包括液晶屏、及按键，该液晶屏的输入端与所述中央控制器的输出端连接，该按键的输出端与所述中央控制器的输入端连接。所述均衡电路包括输入电路和输出电路，该输入电路与输出电路通过光电耦合器连接，该输入电路由直流电源VDD和PWM控制信号构成，该输出电路为放电回路，由场效应管及大功率电阻R5组成。所述电量采集装置包括电子开关及库仑计，该电子开关与该库仑计连接。所述中央控制器的CPU采用C8051F340单片机。

本装置的设计原理为：电池组不均衡的实质就是电池的容差大，故均衡原理就是将容量较高的单体电池采用较大的放电电流去释放其能量，而容量较低的单体电池采用较小的放电电流，放电电流与电池容量成正比，这样放电后就能将各个单体电池的容差控制在一定的范围内。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

①从均衡的角度，可有效地改善电池组的性能、延长电池组的寿命。

②从放电的角度，可对电池组进行均衡，电路简单，可靠性高。

③提供智能化均衡放电方式，自动检测电池组的节数、电量，智能地选择均衡时间、放电电流大小等。

④以PWM方式控制放电电流大小。

⑤放电电流大，最大为5A。

⑥最多能对8节电池构成的电池组进行均衡。

⑦采用本发明中的均衡放电装置对电池组均衡放电后，各个电池的容差控制在1％误差范围内。

⑧多种接口方式，适用于不同种类的电池组。

⑨液晶屏可直观显示电池容量及工作状态。

⑩操作简单，一键操作。

附图说明：

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的中央控制器配置各接口的示意图。

图3是本实用新型的均衡电路图。

图4是本实用新型的电量采集示意图。

图5是本实用新型均衡算法流程图。

具体实施方式：

参见图1至图4所示，本实用新型为一种大容量充电电池组均衡放电装置，其包括中央控制器1、均衡电路2、电量采集装置3、液晶屏4、及按键6，该电量采集装置3的输出端通过数据总线与中央控制器1的输入端连接，该中央控制器1的输出端通过控制总线与均衡电路3的输入端连接，该中央控制器1的输出端通过数据总线还连接有液晶屏4，该液晶屏4显示工作菜单及各个单体电池的容量，本均衡放电装置可外接大容量充电电池5，并通过供电总线使大容量充电电池5的输出端与电量采集装置3的输入端连接，使大容量充电电池5的输入端与均衡电路2的输出端连接，并使该按键6的输出端与中央控制器1的输入端连接，以便按下按键6通过本实用新型的均衡放电装置对该大容量充电电池5进行均衡放电操作。

该中央控制器1的CPU选用SoC单片机C8051F系列的C8051F340单片机。这种单片机的运行速度每秒可达25MIPS。它具有与MCS-51单片机内核及指令集完全兼容的微控制器。它除了具有标准8051NJ数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制***中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。C8051F单片机中的FLASH存储器还具有在线重新编程的能力：既可用作程序存储器，又可用于非易失性数据存储。该中央控制器1的CPU配上A/D采样接口、PWM控制接口、液晶屏接口、键盘接口等即可实现对整个***的控制，如图2所示。

参见图3，可知，该均衡电路2包括输入电路和输出电路，输入电路与输出电路通过光电耦合器连接，该输入电路由直流电源VDD和PWM控制信号构成，输出电路为放电回路，该放电回路由场效应管及大功率电阻R5组成。

该电量采集装置3包括电子开关31及库仑计32，该电子开关31与该库仑计32连接，如图4所示。

操作时，通过电缆或者电线将大容量电池组5与本均衡放电装置相连，设定好参数，例如电池节数、均衡时间、放电电流大小等(如果不进行设定，均衡放电箱则采用智能方式对其进行均衡放电，自动检测电池组的节数、电量，智能地选择均衡时间、放电电流大小等。)按下“开始”按键6，开始对大容量电池组5进行均衡放电操作，该大容量电池组5中各个单体的电量传至电量采集装置3的电子开关31，电子开关31通过扫描方式依次将各个单体电池的电量输出至库仑计32，库仑计32将电量转换成电压通过数据总线传送至中央控制器1的A/D采样接口，中央控制器1根据各个单体电池的容差情况，通过均衡算法控制各个单体电池的放电电流，并输出PWM控制信号通过PWM控制接口至均衡电路2，PWM控制信号经由光耦隔离，场效应管放大后输入至大容量电池组5中的各个单体电池，而达到均衡的效果。均衡过程中红灯闪烁，当指示灯变成绿色，则表示均衡成功，在液晶屏上显示各个单体电池的容量。

另参见图5所示，为均衡算法流程图，其步骤具体如下：

第1步：按下“开始”按键6；进入初始化状态；

第2步：以电量采集装置3循环采集大容量电池组5中各个单体电池的电量X₁～Xn(n≤8)；

第3步：找出各个单体电池电量X₁～Xn(n≤8)中的最小值Nmin；

第4步：计算各个单体电池与具最小电量的电池之间电量的差值E₁～En(n≤8)；

第5步：找出上述电量差值E₁～En(n≤8)间的最大值K；

第6步：最后利用公式：PWM＝En/K×50％(n≤8)，计算各个单体电池的放电的占空比。

如此，根据输入的大容量电池组5中各单体电池的电量，可计算出对应单体电池的放电的占空比，占空比从0％～50％，占空比越大，则对应均衡放电电流越大。

Claims (6)

1.一种大容量充电电池组均衡放电装置，其特征在于：该装置包括中央控制器(1)、均衡电路(2)、电量采集装置(3)，该电量采集装置(3)的输出端与中央控制器(1)的输入端连接，该中央控制器(1)的输出端与均衡电路(3)的输入端连接，且该装置可外接大容量充电电池(5)，该大容量充电电池(5)的输出端与电量采集装置(3)的输入端连接，该大容量充电电池(5)的输入端与均衡电路(2)的输出端连接。

2.如权利要求1所述的大容量充电电池组均衡放电装置，其特征在于：所述装置还包括液晶屏(4)，该液晶屏(4)的输入端与所述中央控制器(1)的输出端连接。

3.如权利要求1所述的大容量充电电池组均衡放电装置，其特征在于：所述装置还包括按键(6)，该按键(6)的输出端与所述中央控制器(1)的输入端连接。

4.如权利要求1或2或3所述的大容量充电电池组均衡放电装置，其特征在于：所述均衡电路(2)包括输入电路和输出电路，该输入电路与输出电路通过光电耦合器连接，该输入电路由直流电源VDD和PWM控制信号构成，该输出电路为放电回路，由场效应管及大功率电阻R5组成。

5.如权利要求1或2或3所述的大容量充电电池组均衡放电装置，其特征在于：所述电量采集装置(3)包括电子开关(31)及库仑计(32)，该电子开关(31)与该库仑计(32)连接。

6.如权利要求1或2或3所述的大容量充电电池组均衡放电装置，其特征在于：所述中央控制器(1)的CPU采用C8051F340单片机。

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