CN202586380U - 新型电池能量均衡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了新型电池能量均衡装置,包括有一能量均衡用电容器,多个MOS管开关电路,多个驱动电路,一电容器电压检测电路,一主控电路;每个MOS管开关电路连接在对应的电池和所述能量均衡用电容器之间;多个驱动电路的数量与MOS管开关电路相同,多个驱动电路的输出端分别与多个MOS管开关电路对应连接;该主控电路通过电容器电压检测电路监测各电池电压,当监测到某一电池电压过高时,控制对应的MOS管开关电路导通对能量均衡用电容器充电,充电完成后关断此路MOS管开关电路,并打开电池电压低的MOS管开关电路,能量均衡用电容器对此单体电池进行充电,如此反复,使得能量由电压高的电池无损的转移到电压低的电池,使得电池间的能量均衡。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及新型电池能量均衡装置。
[背景技术]
锂电池在串联使用过程中,电池电压等于单个电池电压之和。但制造或使用过程中各单体电池的参数会有些失配,如果不进行单体电池均衡,一个或多个电池会欠充电或过充电,导致电池寿命缩短。
目前锂电池均衡的主要方式有:电阻分流法,开关电容法和DC-DC变换器法。
电阻分流法能量利用率低,分流电阻产生了损耗;开关电容法利用开关和电容组合实现相邻电池间的能量传递,但可靠性不高,均衡速度慢;
DC-DC变换法中的集中式变压器均衡次级绕组很难匹配,变压器的漏感所造成的电压差也很难补偿,分布式变压器均衡法存在效率不高的问题。
因此有必要改进,研究一种能够效率高,速度快的均衡方法。
[实用新型内容]
本实用新型克服了上述技术的不足,提供了新型电池能量均衡装置,本装置能够比较快速的实现单体电池间的无损能量均衡,克服了现有的锂电池不均衡的缺陷。
为实现上述目的,本实用新型采用了下列技术方案:
新型电池能量均衡装置,包括有
一能量均衡用电容器1;
多个MOS管开关电路2,每个MOS管开关电路2连接在对应的电池和所述能量均衡用电容器1之间;
多个驱动电路3,其数量与MOS管开关电路2相同,多个驱动电路3的输出端分别与多个MOS管开关电路2对应连接;
一电容器电压检测电路4,其两个输入端分别与能量均衡用电容器1的两端连接;
一主控电路5,该主控电路5通过电容器电压检测电路4监测各电池电压,当监测到某一电池电压过高时,控制对应的MOS管开关电路导通对能量均衡用电容器1充电,充电完成后关断此路MOS管开关电路,并打开电池电压低的MOS管开关电路,能量均衡用电容器对此单体电池进行充电,如此反复,使得能量由电压高的电池无损的转移到电压低的电池,使得电池间的能量均衡。
所述MOS管开关电路2包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4,第一MOS管Q1的漏极、第三MOS管Q3的漏极分别与电池的正极、电池的负极连接;第二MOS管Q2的漏极、第四MOS管Q4的漏极分别与能量均衡用电容器1的正极、能量均衡用电容器1的负极连接;第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极连接,第一MOS管Q1的栅极与第二MOS管Q2的栅极连接后与驱动电路3的输出端连接;第三MOS管Q3的源极与第四MOS管Q4的源极连接,第三MOS管Q3的栅极与第 四MOS管Q4的栅极连接后与驱动电路3的输出端连接。
所述电容器电压检测电路4包括串联一起的第一检测电阻R1和第二检测电路R2,第一检测电阻R1和第二检测电路R2的连接节点与主控电路5连接,第一检测电阻R1的另一端通过两个串联的MOS管后与能量均衡用电容器1的正极连接,第二检测电路R2的另一端通过另外两个串联的MOS管后与能量均衡用电容器1的负极连接,在该四个MOS管栅极与主控电路5之间连接有检测用驱动电路6。
所述主控电路5采用微处理器。
本实用新型的有益效果是:采集电池组中的单体电池电压,根据各单体电池电压的差值,进行均衡,采用MOS管作为开关减少了均衡过程中的能量损耗,能量的转移采用大容量的电容,大大提高了均衡速度。
[附图说明]
图1为本实用新型的方框图;
图2为本实用新型的电路原理图。
[具体实施方式]
本实用新型为新型电池能量均衡装置,包括有
一能量均衡用电容器1;
多个MOS管开关电路2,MOS管开关电路2的数量与电池组中的电池的节数相同,多个MOS管开关电路2分别将与其对应连接的电池和能量均衡用电容器1并联;
多个驱动电路3,其数量与MOS管开关电路2相同,多个驱动 电路3的输出端分别与多个MOS管开关电路2对应连接;
一电容器电压检测电路4,其两个输入端分别与能量均衡用电容器1的两端连接;
一通过多个驱动电路3分别控制多个MOS管开关电路2分别导通的主控电路5;所述主控电路5采用微处理器STM32。
所述电容器电压检测电路4的输出端与主控电路5连接。
所述MOS管开关电路2包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4,第一MOS管Q1的漏极、第三MOS管Q3的漏极分别与电池的正极、电池的负极连接;第二MOS管Q2的漏极、第四MOS管Q4的漏极分别与能量均衡用电容器1的正极、能量均衡用电容器1的负极连接;第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极连接,第一MOS管Q1的栅极与第二MOS管Q2的栅极连接后与驱动电路3的输出端连接;第三MOS管Q3的源极与第四MOS管Q4的源极连接,第三MOS管Q3的栅极与第四MOS管Q4的栅极连接后与驱动电路3的输出端连接。驱动电路3的结构参见附图2,在这里不详细描述。
所述电容器电压检测电路4包括串联一起的第一检测电阻R1和第二检测电路R2,第一检测电阻R1和第二检测电路R2的连接节点与主控电路5连接,第一检测电阻R1的另一端通过两个串联的MOS管后与能量均衡用电容器1的正极连接,第二检测电路R2的另一端通过另外两个串联的MOS管后与能量均衡用电容器1的负极连接,在该四个MOS管栅极与主控电路5之间连接有检测用驱动电路 6。检测用驱动电路6与所述驱动电路3具有相同的电路结构。
本实用新型的工作原理如下:
1、单节电池与能量均衡用电容器之间的导通与断开
当微处理器STM32的PWM端口产生PWM信号时,驱动对应的驱动电路工作,驱动电路的输出电阻R3,R4两端分别产生几伏的电压差,从而控其对应的4个MOS管Q1、Q2、Q3、Q4导通,MOS管连接的单体电池对能量均衡用电容器1充电或放电;当微处理器STM32的端口不产生PWM信号时,驱动电路输出电压为0,其控制的4个MOS管关断,不再对能量均衡用电容器1充电或放电。
2、单节电池的电压采集
微处理器通过检测用驱动电路6控制4个MOS管Q5、Q6、Q7、Q8的导通,然后通过第一检测电阻R1和第二检测电路R2采集能量均衡用电容器的电压(也即单体电池电压),送入到微处理器STM32的ADC端口进行AD转换。串联的其它单体电池也是如上工作方式。
3、电池均衡过程
微处理器通过AD转换监测各单体电池电压,当监测到某一单体电池电压过高时,将此单体电池通过控制MOS管开关电路导通对能量均衡用电容器充电,充电完成后关断此路MOS管开关电路,并打开单体电池电压低的MOS管开关电路,能量均衡用电容器对此单体电池进行充电。如此反复的过程,使得能量由电压高的电池无损的转移到电压低的电池,实现了单体电池间的能量均衡。
通过以上一系列的电压监测和电池均衡过程,实时监测各单体电 池电压,如果某一单体电池电压过低或过高,此均衡过程将启动,将电压高的单体电池电荷转移到电压低的单体电池,实现了能量的无损转移。
Claims (4)
1.新型电池能量均衡装置,其特征在于包括有
一能量均衡用电容器(1);
多个MOS管开关电路(2),每个MOS管开关电路(2)连接在对应的电池和所述能量均衡用电容器(1)之间;
多个驱动电路(3),其数量与MOS管开关电路(2)相同,多个驱动电路(3)的输出端分别与多个MOS管开关电路(2)对应连接;
一电容器电压检测电路(4),其两个输入端分别与能量均衡用电容器(1)的两端连接;
一主控电路(5),该主控电路(5)通过电容器电压检测电路(4)监测各电池电压,当监测到某一电池电压过高时,控制对应的MOS管开关电路导通对能量均衡用电容器(1)充电,充电完成后关断此路MOS管开关电路,并打开电池电压低的MOS管开关电路,能量均衡用电容器对此单体电池进行充电,如此反复,使得能量由电压高的电池无损的转移到电压低的电池,使得电池间的能量均衡。
2.根据权利要求1所述的新型电池能量均衡装置,其特征在于所述MOS管开关电路(2)包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4,第一MOS管Q1的漏极、第三MOS管Q3的漏极分别与电池的正极、电池的负极连接;第二MOS管Q2的漏极、第四MOS管Q4的漏极分别与能量均衡用电容器(1)的正极、能量均衡用电容器(1)的负极连接;第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极连接,第一MOS管Q1的栅极与第二 MOS管Q2的栅极连接后与驱动电路(3)的输出端连接;第三MOS管Q3的源极与第四MOS管Q4的源极连接,第三MOS管Q3的栅极与第四MOS管Q4的栅极连接后与驱动电路(3)的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的新型电池能量均衡装置,其特征在于所述电容器电压检测电路(4)包括串联一起的第一检测电阻R1和第二检测电路R2,第一检测电阻R1和第二检测电路R2的连接节点与主控电路(5)连接,第一检测电阻R1的另一端通过两个串联的MOS管后与能量均衡用电容器(1)的正极连接,第二检测电路R2的另一端通过另外两个串联的MOS管后与能量均衡用电容器(1)的负极连接,在该四个MOS管栅极与主控电路(5)之间连接有检测用驱动电路(6)。
4.根据权利要求1所述的新型电池能量均衡装置,其特征在于所述主控电路(5)采用微处理器。
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CN 201120451098 CN202586380U (zh) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | 新型电池能量均衡装置 |
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CN102593882A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-07-18 | 中山普润斯电源设备技术有限公司 | 一种电池组内的电池能量均衡装置 |
CN104935051A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-23 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 一种串联电池组均衡电路 |
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