CN202817797U

CN202817797U - 电能转移式电池均衡器

Info

Publication number: CN202817797U
Application number: CN 201220153997
Authority: CN
Inventors: 周宝林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-04-02

Abstract

一种电能转移式电池均衡器。包括电压差异检测控制电路、方波发生与驱动电路、执行电路和均衡指示电路等功能电路。主要换能器件为电感L24、场效应管Q22～Q23、二极管D18～D19等，实时检测相邻电池B25～B26的电压差，并根据电压差的情况开启或关闭均衡执行电路，将电压高的电池电能转移到电压低的电池，提高低电压电池的电能和电压，直至两电池电压相同或相近，提高电能利用效率，工作于电池的充电、放电、恢复、静止等全部阶段，能有效延长电池的使用寿命。只有3个接线端，具有结构简单、均衡效率高、实用、节能等特点。电池数量较多时，只需对均衡器进行级联即可，电池串联数量不受限制，同样适用于串联超级电容器组。

Description

电能转移式电池均衡器

技术领域

本实用新型涉及一种对电池组各单体电池进行电能均衡的装置，尤其是将不同电压的电池以低损耗方式进行电能转移和均衡，达到所有单体电池电能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：一是均衡器间以消耗多余电能为主，将电压高的电池多余的电能转换成热量释放掉，以达到电压平衡，不利于节能和环保；二是虽然实现了电能转移，但是电路结构复杂或因采用专用集成电路如单片机而使成本较高；三是采取可编程硬件集中控制，使用统一接口和连接电缆分别控制，成本较高。

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体电池电压差大小自动进行均衡控制、使各单体电池电压和电能趋于一致、只有3个接线端的电能转移式电池均衡器。

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、执行电路和均衡指示电路等四部分组成。其中U13是555时基集成电路(以下简称时基电路)，U14～U15是集成电压比较器(以下简称比较器)，U16～U17是双向模拟开关集成电路(以下简称开关)。电压差异检测控制电路由电阻R5～R8、比较器U14、U15组成，电阻R5、R7、R8的一端与电池B25的正极连接，电阻R5的另一端与电阻R6的一端及比较器U14、U15的同相输入端连接；电阻R6的另一端与公共地连接；比较器U14的反向输入端与电池B26的正极连接，比较器U14的输出端与电阻R7的另一端、比较器U15的反向输入端以及开关U16的控制端C连接，比较器U15的输出端与电阻R8的另一端以及开关U17的控制端C连接；方波发生与驱动电路由时基电路U13、电阻R1～R4、电容C12组成，时基电路U13的脚4、脚8和电阻R1、R3的一端与电池B25的正极连接；电阻R3的另一端和电阻R4的一端与时基电路U13的脚7连接；电阻R4的另一端和电容C12的一端与时基电路U13的脚2、脚6连接；时基电路U13的脚5和电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接；电容C12及电阻R2的另一端以及时基电路U13的脚1与公共地连接；时基电路U13的脚3与开关U16、U17的输入端X连接；执行电路由开关U16、U17、电阻R9、R10、二极管D18、D19、场效应管Q22、Q23以及电感L24组成，开关U16、U17的输出端Y分别与电阻R9、R10的一端及场效应管Q22、Q23的栅极连接；场效应管Q22、Q23的漏极与二极管D18的阳极和二极管D19的阴极以及电感L24的一端连接；电阻R9的另一端和场效应管Q22的源极以及二极管D18的阴极与电池B25的正极连接；电阻R10的另一端和场效应管Q23的漏极及二极管D19的阳极与公共地连接；电感L24的另一端与电池B26的正极连接；电池B25的负极与电池B26的正极连接；均衡指示电路由电阻R11和发光二极管D20、D21组成，电阻R11的一端与发光二极管D20的阳极和发光二极管D21的阴极连接，电阻R11的另一端与电池B26的正极连接，发光二极管D20的阴极和发光二极管D21的阳极与场效应管Q22的漏极连接；比较器U14、U15在去掉电阻R7、R8的情况下可以使用集成运算放大器，场效应管Q22为P沟道场效应管，场效应管Q23为N沟道场效应管。

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B25的电压高于电池B26，比较器U14输出高电平，比较器U15输出低电平，开关U16闭合，开关U17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，在矩形波的负半周期，场效应管Q22导通，电池B25中的多余电量经场效应管Q22向电感L24充电，在矩形波的正半周期，场效应管Q22截止，由于电感的特性，电感L24中的电流不会突然消失，而是经电池B26、二极管D19继续流动，将暂存在电感L24中的电能充入到电池B26中，提高电池B26的电压，实现了电能从电池B25向电池B26的转移，直至电池B25和电池B26的电压相等为止；相反，如果电池B26的电压高于电池B25，则比较器U14输出低电平，比较器U15输出高电平，开关U16打开，开关U17闭合，在矩形波的正半周期，场效应管Q23导通，电池B26中的多余电能经场效应管Q23向电感L24充电，在矩形波的负半周期，场效应管Q23截止，电感L24中的电流经二极管D18、电池B25继续流动，将暂存在电感L24中的电能充入到电池B25中，提高电池B25的电压，实现了电能从电池B26向电池B25的转移，直至电池B26和电池B25的电压相等为止。

均衡指示电路由电阻R11、发光二极管D20、D21组成，进行电池均衡指示。

本实用新型具有如下特点，无论电池处于哪个状态，均衡器均工作，包括充电、放电、静止和恢复状态，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，电能转移速度快，电压差小，均衡电流小，电能转移速度小，具有很强的适应性；发光二极管的亮度变化可以反映出电池压差的大小或均衡电流的大小，电池压差大，均衡电流越大，电能转移速度快，发光二极管的亮度高，反之，电池压差小，均衡电流小，电能转移速度小，发光二极管的亮度暗，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普通电子元器件，电路简洁，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～R11电阻，C12电容，U13时基电路，U14～U15比较器，U16～U17开关，D18～D19二极管，D20～D21发光二极管，Q22～Q23场效应管，L24电感，B25～B26电池。

具体实施方式

电压差异检测控制电路由电阻R5～R8、比较器U14、U15组成，电阻R5、R7、R8的一端与电池B25的正极连接，电阻R5的另一端与电阻R6的一端及比较器U14、U15的同相输入端连接；电阻R6的另一端与公共地连接；比较器U14的反向输入端与电池B26的正极连接，比较器U14的输出端与电阻R7的另一端、比较器U15的反向输入端以及开关U16的控制端C连接，比较器U15的输出端与电阻R8的另一端以及开关U17的控制端C连接，该功能电路用于实时检测电池B25、B26电压，并由比较器U14、U15输出控制信号。

方波发生与驱动电路由时基电路U13、电阻R1～R4、电容C12组成，时基电路U13的脚4、脚8和电阻R1、R3的一端与电池B25的正极连接；电阻R3的另一端和电阻R4的一端与时基电路U13的脚7连接；电阻R4的另一端和电容C12的一端与时基电路U13的脚2、脚6连接；时基电路U13的脚5和电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接；电容C12及电阻R2的另一端以及时基电路U13的脚1与公共地连接；时基电路U13的脚3与开关U16、U17的输入端X连接，该功能电路的输出信号为场效应管Q22、Q23提供驱动电压。

执行电路由开关U16、U17、电阻R9、R10、二极管D18、D19、场效应管Q22、Q23以及电感L24组成，开关U16、U17的输出端Y分别与电阻R9、R10的一端及场效应管Q22、Q23的栅极连接；场效应管Q22、Q23的漏极与二极管D18的阳极和二极管D19的阴极以及电感L24的一端连接；电阻R9的另一端和场效应管Q22的源极以及二极管D18的阴极与电池B25的正极连接；电阻R10的另一端和场效应管Q23的漏极及二极管D19的阳极与公共地连接；电感L24的另一端与电池B26的正极连接；电池B25的负极与电池B26的正极连接，该功能电路用于电池B25、B26之间进行电能转移，将电压高的电池中的部分电能转移到电压低的电池中，提高低电压电池的电能和电压。

均衡指示电路由电阻R11和发光二极管D20、D21组成，电阻R11的一端与发光二极管D20的阳极和发光二极管D21的阴极连接，电阻R11的另一端与电池B26的正极连接，发光二极管D20的阴极和发光二极管D21的阳极与场效应管Q22的漏极连接，该功能电路用于电池B25、B26之间进行电能转移指示。

Claims

1.一种电能转移式电池均衡器，其特征是：

(1)、电压差异检测控制电路由电阻R5～R8、比较器U14、U15组成，电阻R5、R7、R8的一端与电池B25的正极连接，电阻R5的另一端与电阻R6的一端及比较器U14、U15的同相输入端连接；电阻R6的另一端与公共地连接；比较器U14的反向输入端与电池B26的正极连接，比较器U14的输出端与电阻R7的另一端、比较器U15的反向输入端以及开关U16的控制端C连接，比较器U15的输出端与电阻R8的另一端以及开关U17的控制端C连接；

(2)、方波发生与驱动电路由时基电路U13、电阻R1～R4、电容C12组成，时基电路U13的脚4、脚8和电阻R1、R3的一端与电池B25的正极连接；电阻R3的另一端和电阻R4的一端与时基电路U13的脚7连接；电阻R4的另一端和电容C12的一端与时基电路U13的脚2、脚6连接；时基电路U13的脚5和电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接；电容C12及电阻R2的另一端以及时基电路U13的脚1与公共地连接；时基电路U13的脚3与开关U16、U17的输入端X连接；

(3)、执行电路由开关U16、U17、电阻R9、R10、二极管D18、D19、场效应管Q22、Q23以及电感L24组成，开关U16、U17的输出端Y分别与电阻R9、R10的一端及场效应管Q22、Q23的栅极连接；场效应管Q22、Q23的漏极与二极管D18的阳极和二极管D19的阴极以及电感L24的一端连接；电阻R9的另一端和场效应管Q22的源极以及二极管D18的阴极与电池B25的正极连接；电阻R10的另一端和场效应管Q23的漏极及二极管D19的阳极与公共地连接；电感L24的另一端与电池B26的正极连接；电池B25的负极与电池B26的正极连接；

(4)、均衡指示电路由电阻R11和发光二极管D20、D21组成，电阻R11的一端与发光二极管D20的阳极和发光二极管D21的阴极连接，电阻R11的另一端与电池B26的正极连接，发光二极管D20的阴极和发光二极管D21的阳极与场效应管Q22的漏极连接。

2.根据权利要求1所述的电能转移式电池均衡器，其特征是：开关U16、U17采用双向模拟开关集成电路。

3.根据权利要求1所述的电能转移式电池均衡器，其特征是：比较器U14、U15在去掉电阻R7、R8的情况下可以使用集成运算放大器。

4.根据权利要求1所述的电能转移式电池均衡器，其特征是：场效应管Q22使用P沟道场效应管，场效应管Q23使用N沟道场效应管。