一种基于变压器的电池组电压均衡电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于变压器的电池组电压均衡电路，包括电池组和电压均衡模块；电池组包括若干串联连接的单体电池；电压均衡模块包括与单体电池数量相同的电压均衡单元；每个电压均衡单元包括变压器和开关电路；变压器包括第一初级绕组、第二初级绕组和次级绕组；第一初级绕组的异名端和第二初级绕组的同名端通过开关电路交替导通至对应单体电池的负极；各电压均衡单元中变压器的次级绕组并联连接。本实用新型专利技术提供的基于变压器的电池组电压均衡电路，针对电池组在充电和放电的过程中各单体电池的电压差异，实时自动进行电压均衡，确保电压低的单体电池能得到其它电压更高的单体电池的隔离式安全充电，实现低损耗的高效电压均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变压器的电池组电压均衡电路
本技术涉及电池电路
，特别涉及一种基于变压器的电池组电压均衡电路。
技术介绍
单体电池因为容量和电压有限，因此常需要将多节单体电池串联起来组成一个电压相对较高、容量相对较大的电池组来使用。串联电池组在使用期间，由于各单体电池制造工艺等因素造成的个体容量的差异，充电时，容量小、性能差的电池会产生过充电现象，而在放电时，容量小、性能差的电池又会产生过放电现象；具有极大的安全隐患，并且会缩短电池组的使用寿命。为了解决串联电池组各单体电池之间差异而带来的问题，需要在电池组使用过程中对电池组的各个单体电池进行电压均衡。现有技术中主要是通过给电池组中每只单体电池并联一个电阻，通过电阻消耗多余电量的形式实现均衡。然而电阻消耗多余电量会导致电池组局部发热升温，对于电池组的散热要求高，且通过电阻消耗来实现均衡的方式是一种电池电能的浪费，不利于节能和环保。
技术实现思路
为解决上述现有技术中提到的不足，本技术提供一种基于变压器的电池组电压均衡电路，以降低电池组电压均衡的过程中电能的浪费。为实现上述目的，本技术提供一种基于变压器的电池组电压均衡电路，包括电池组和电压均衡模块；所述电池组包括若干串联连接的单体电池；所述电压均衡模块包括与所述单体电池数量相同的电压均衡单元；所述电压均衡单元与所述单体电池一一对应相连；每个所述电压均衡单元包括变压器和开关电路；所述变压器包括第一初级绕组、第二初级绕组和次级绕组；所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的线圈匝数相同；所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的线圈的绕线方向相反；所述第一初级绕组的同名端和所述第二初级绕组的异名端均连接至对应单体电池的正极；所述第一初级绕组的异名端和所述第二初级绕组的同名端通过所述开关电路交替导通至对应单体电池的负极；各所述电压均衡单元中变压器的次级绕组并联连接。进一步地，所述开关电路包括第一场效应管、第二场效应管、场效应管驱动电路；所述第一场效应管串联连接在所述第一初级绕组的异名端与对应单体电池的负极之间；所述第二场效应管串联连接在所述第二初级绕组的同名端与对应单体电池的负极之间；所述场效应管驱动电路控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通。进一步地，所述场效应管驱动电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一限流电阻、第二限流电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容；所述第一分压电阻、第二分压电阻串联连接在第一输入电源和单体电池负极之间；所述第一限流电阻的一端连接至所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端；所述第一限流电阻的另一端与所述第一电容的一端、所述第一二极管的正极以及所述第一场效应管的栅极相连接；所述第一电容的另一端和所述第一二极管的负极均连接至所述第一初级绕组的同名端；所述第二限流电阻的一端连接至所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端；所述第二限流电阻的另一端与所述第二电容的一端、所述第二二极管的正极以及所述第二场效应管的栅极相连接；所述第二电容的另一端和所述第二二极管的负极均连接至所述第二初级绕组的异名端。进一步地，所述第一二极管和所述第二二极管均为共阴极双二极管。进一步地，所述开关电路还包括驱动保护开关电路；所述驱动保护开关电路包括第三场效应管、第四场效应管和单片机；所述第三场效应管的漏极与所述第一场效应管的栅极相连接；所述第三场效应管的源极与相应单体电池的负极相连接；所述第四场效应管的漏极与所述第二场效应管的栅极相连接；所述第四场效应管的源极与相应单体电池的负极相连接；所述第三场效应管的栅极和所述第四场效应管的栅极均与所述单片机相连接；所述单片机控制所述第三场效应管和所述第四场效应管导通或者截止。进一步地，各所述电压均衡单元还包括滤波电路；所述滤波电路包括第一滤波电容、第二滤波电路、第三滤波电容、滤波电感以及第三二极管；所述第三二极管的正极与所述第一初级绕组的同名端以及所述第二初级绕组的异名端相连接，所述第三二极管的负极与相应单体电池的正极相连接；所述滤波电感与所述第三二极管并联连接，所述第一滤波电容和所述第二滤波电容并联连接后，串联连接在所述滤波电感的一端与相应单体电池的负极之间；所述第三滤波电容串联连接在所述滤波电感的另一端与相应单体电池的负极之间。进一步地，各所述变压器中的所述次级绕组与所述初级绕组的匝数比为1～5：1。进一步地，所述变压器为纳米晶环形磁芯绕制的变压器。本技术提供的基于变压器的电池组电压均衡电路，通过电压均衡单元中变压器的两个初级绕组交替导通到单体电池的输出端，使变压器的磁芯中生产交变磁通，从而在变压器的次级绕组上生成与各单体电池电压成正比的感应电压，并将各变压器的次级绕组并联连接，通过次级绕组上的能量转移为电压较低的单体电池充电，从而实现电压高的单体电池对电压低的单体电池进行隔离式无损充电。本技术提供的基于变压器的电池组电压均衡电路，针对电池组在充电和放电的过程中各单体电池的电压差异，实时自动进行电压均衡，确保电压低的单体电池能得到其它电压更高的单体电池的隔离式安全充电，实现低损耗的高效电压均衡。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的基于变压器的电池组电压均衡电路的电路结构框图；图2为图1中的电压均衡单元的电路原理图；图3为本技术的一实施例的电路原理图。附图标记：10电池组11单体电池20电源均衡单元21变压器22开关电路具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用于区分不同的组成部分。“一端”、“另一端”等类似词语，仅是指示装置或元件的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。“包括”或者“包含”等类似词语意指出在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。图1为本技术实施例提供的一种基于变压器的电池组电压均衡电路的结构框图；参照图1，本技术提供的基于变压器的电池组电压均衡电路，包括电池组10和电压均衡模块；所述电池组10包括若干串联连接的单体电池11；所述电压均衡模块包括与所述单体电池11数量相同的电压均衡单元20；所述电压均衡单元20与所述单体电池11一一对应相连；每个所述电压均衡单元20包括变压器21和开关电路22；所述变压器21包括第一初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于变压器的电池组电压均衡电路，其特征在于：包括电池组和电压均衡模块；所述电池组包括若干串联连接的单体电池；所述电压均衡模块包括与所述单体电池数量相同的电压均衡单元；所述电压均衡单元与所述单体电池一一对应相连；每个所述电压均衡单元包括变压器和开关电路；所述变压器包括第一初级绕组、第二初级绕组和次级绕组；所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的线圈匝数相同；所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的线圈的绕线方向相反；所述第一初级绕组的同名端和所述第二初级绕组的异名端均连接至对应单体电池的正极；所述第一初级绕组的异名端和所述第二初级绕组的同名端通过所述开关电路交替导通至对应单体电池的负极；各所述电压均衡单元中变压器的次级绕组并联连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于变压器的电池组电压均衡电路，其特征在于：包括电池组和电压均衡模块；所述电池组包括若干串联连接的单体电池；所述电压均衡模块包括与所述单体电池数量相同的电压均衡单元；所述电压均衡单元与所述单体电池一一对应相连；每个所述电压均衡单元包括变压器和开关电路；所述变压器包括第一初级绕组、第二初级绕组和次级绕组；所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的线圈匝数相同；所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的线圈的绕线方向相反；所述第一初级绕组的同名端和所述第二初级绕组的异名端均连接至对应单体电池的正极；所述第一初级绕组的异名端和所述第二初级绕组的同名端通过所述开关电路交替导通至对应单体电池的负极；各所述电压均衡单元中变压器的次级绕组并联连接。2.根据权利要求1所述的基于变压器的电池组电压均衡电路，其特征在于：所述开关电路包括第一场效应管、第二场效应管、场效应管驱动电路；所述第一场效应管串联连接在所述第一初级绕组的异名端与对应单体电池的负极之间；所述第二场效应管串联连接在所述第二初级绕组的同名端与对应单体电池的负极之间；所述场效应管驱动电路控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通。3.根据权利要求2所述的基于变压器的电池组电压均衡电路，其特征在于：所述场效应管驱动电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一限流电阻、第二限流电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容；所述第一分压电阻、第二分压电阻串联连接在第一输入电源和单体电池负极之间；所述第一限流电阻的一端连接至所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端；所述第一限流电阻的另一端与所述第一电容的一端、所述第一二极管的正极以及所述第一场效应管的栅极相连接；所述第一电容的另一端和所述第一二极管的负极均连接至所述第一初级绕组的同名端；所述第二限流电阻的一端连接至所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘双春，王志勇，魏肃，柴智，黄志强，刘全喜，
申请(专利权)人：厦门芯阳科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35