本实用新型专利技术公开了一种主动型电压均衡装置，包括N节相互串联的储能器件，储能器件连接有电压检测系统，电压检测系统的输出端与处理器的输入端相连，处理器输出控制信号至均衡功能电路，其中，每相邻两节储能器件两端连接一均衡模块，N-1个均衡模块共同构成均衡功能电路；所述均衡模块包括能量暂存与转移回路以及分别控制回路开关MOSFET的驱动电路。该装置能够将电压高的储能器件的部分电能转移给电压低的储能器件，解决现有均衡装置效率低、发热严重、速度慢、驱动电路不可靠等问题。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种主动型电压均衡装置，包括N节相互串联的储能器件，储能器件连接有电压检测系统，电压检测系统的输出端与处理器的输入端相连，处理器输出控制信号至均衡功能电路，其中，每相邻两节储能器件两端连接一均衡模块，N-1个均衡模块共同构成均衡功能电路；所述均衡模块包括能量暂存与转移回路以及分别控制回路开关MOSFET的驱动电路。该装置能够将电压高的储能器件的部分电能转移给电压低的储能器件，解决现有均衡装置效率低、发热严重、速度慢、驱动电路不可靠等问题。【专利说明】—种主动型电压均衡装置
本技术涉及电压均衡装置，尤其涉及一种主动型电压均衡装置。
技术介绍
目前，广泛使用的电压均衡技术主要采用大功率电阻为能量损耗器件，通过开关网络控制将电压高的储能器件的部分电能转换为热能损耗掉，这种被动均衡技术虽然得到了成熟的使用，但存在效率低、均衡电流较大时发热严重的问题，在一些对效率和散热要求高的场合几乎无法使用，在此情况下，采用效率高、发热量小的能量转移型主动电压均衡装置具有重要意义。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是:提供一种主动型电压均衡装置，能够将电压高的储能器件的部分电能转移给电压低的储能器件，解决现有均衡装置效率低、发热严重、速度慢、驱动电路不可靠等问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是:一种主动型电压均衡装置，包括N节相互串联的储能器件，储能器件连接有电压检测系统，电压检测系统的输出端与处理器的输入端相连，处理器输出控制信号至均衡功能电路，每相邻两节储能器件上连接一均衡模块，N-1个均衡模块共同构成均衡功能电路；所述均衡模块包括能量暂存与转移回路以及分别控制回路开关MOSFET的两个驱动电路。所述驱动电路包括均衡状态指示电路、RC电路和推挽式输出电路，PWM信号和来自处理器的控制信号经与非门Ul后，一方面直接送入与非门U2的一个输入端，同时又经RC电路送入U2的另一输入端；另一方面经非门U3反相后一路送入与门U4的一个输入端，另一路通过另一 RC电路后送入U4的另一个输入端；U1的输出同时与均衡状态指示电路相连；U2的输出经加速电容C2、电阻R3和下拉电阻R4后送入NPN三极管Ql的基极；U4的输出经加速电容C4、电阻R7和下拉电阻R8后送入NPN三极管Q2的基极，Ql的集电极经电阻R5上拉后输出给NPN三极管Q3的基极；三极管Q2的集电极经R9上拉后输出给PNP三极管Q4的基极；Q3和Q4构成推挽输出电路，其输出端与能量暂存与转移回路连接。所述能量暂存与转移回路由PMOS管Q9、QlO、电感L1、储能器件BATl和BAT2构成，BATl的正极接Q9的源极、Q3的集电极和上拉电阻R5，BATl的负极经电感LI后接Q9的漏极、QlO的源极、Q7的集电极和上拉电阻R14，BAT2的负极接QlO的漏极。所述驱动电路包括均衡状态指示电路、RC电路和推挽式输出电路，PWM信号和来自处理器的控制信号经与非门U9后，U9的输出信号一方面直接送入与非门UlO的一个输入端，同时又经RC电路送入UlO的另一个输入端；另一方面U9的输出经非门Ull反相后一路直接送入与门U12的一个输入端，另一路通过另一 RC电路延时后送入U12的另一个输入端；U9的输出同时与均衡状态指示电路相连；UlO的输出经电容C10、电阻R22和上拉电阻R21后送入NPN三极管Qll的基极，U12的输出经电容C12、电阻R26和上拉电阻R25后送入NPN三极管Q12的基极，三极管Qll的集电极经电阻R23上拉后输出给NPN三极管Q13的基极；三极管Q12的集电极经R27上拉后输出给PNP三极管Q14的基极；Q13和Q14构成推挽输出电路，其输出端与能量暂存与转移回路连接。能量暂存与转移回路由NMOS管Q19、Q20、电感L2、储能器件BAT3和BAT4构成，BAT3的正极接Q19的漏极，BAT3的负极经电感L2后接Q19的源极和QlO的漏极，BAT4的负极接Q20的源极。所述储能器件中以第I节负极电压为参考地，当某节储能器件的正极对地电压为8~IlV时，以该节储能器件为分界点，以下部分的能量暂存与转移回路采用NMOS管，以上部分则采用PMOS管实现。本技术带来的有益效果为:1.对电压均衡过程以能量转移的形式实现，属于一种主动型的均衡策略，将相邻的两节储能器件中电压高的部分能量传递给电压低的器件，提闻了均衡的效率，并有效避免了被动的损耗型均衡中存在的严重发热问题，从而提闻了工作效率，并延长了使用寿命。2.根据具体的储能器件串联情况，灵活采用PMOS管和NMOS管相结合的方式构成整个系统的电压均衡装置，可靠性强。3.采用了加速电容改善了输出控制信号的上升沿。 4.米用RC延时电路产生一定的死区时间,确保推挽输出级的对管不会同时处于导通状态，提高了电路的可靠性。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的整体结构示意图；图2为采用PMOS管的均衡模块电路图；图3为采用NMOS管的均衡模块电路图。【具体实施方式】下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细说明。本技术是一种适用于各类串联结构的储能系统的电压均衡装置，包括N节相互串联的储能器件，储能器件连接有电压检测系统，电压检测系统的输出端与处理器的输入端相连，处理器输出控制信号至均衡功能电路，每相邻两节储能器件上连接一均衡模块，N-1个均衡模块共同构成均衡功能电路；所述均衡模块包括能量暂存与转移回路以及分别控制回路开关MOSFET (金属氧化物半导体场效应管)的两个驱动电路。该均衡装置采用相邻两节储能器件依次相互均衡的方式实现整个储能模块的电压均衡功能，相邻两节储能器件的均衡模块电路是一个相对独立的电路，均衡装置的规模大小取决于储能模块所串联的储能器件的多少，若串联的储能器件的节数为n，则第I节与第2节、第2节与第3节、第3节与第4节……，第(η-1)节与第η节之间分别使用一个独立的均衡模块，因此共需(η-1)个相对独立的均衡模块，具体连接方式如图1所示。在具体应用中，需根据储能器件串联节数和单体电压的不同情况在电压较高的高端采用PMOS管作为开关器件实现能量暂存和转移回路的控制，在电压较低的低端则采用NMOS管实现回路控制。一般地，NMOS管驱动电路的电压在12V左右，因此串联的储能器件中以第I节负极电压为参考地，当某节正极对地电压达到9V左右时，应以该节储能器件为分界点，以下部分的均衡模块采用NMOS管实现，以上部分则用PMOS管实现。图2和图3分别为采用PMOS管和NMOS管作为回路控制开关的均衡电路单元。图2中，方框I和方框2中分别为PMOS管Q9和QlO的驱动电路，方框3中为处于电压高端的某相邻两节储能器件BATl和BAT2均衡电路的能量暂存与转移回路。Q9的驱动电路中，首先经与非门Ul输入均衡控制信号C0NTR0L1和50%占空比的数Khz频率的PWM信号；U1的输出信号一方面直接送入与非门U2的一个输入端，同时又经由Rl和Cl构成的RC电路延时后送入U2的另一个输入端，另一方面Ul的输出经非门U3反相后一路直接送入与门U4的一个输入端，另一路通过由R6和C3构成的RC电路延时后送入U4的另一个输入端；RC延时电路用来产本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种主动型电压均衡装置，包括N节相互串联的储能器件，储能器件连接有电压检测系统，电压检测系统的输出端与处理器的输入端相连，处理器输出控制信号至均衡功能电路，其特征在于：每相邻两节储能器件上连接一均衡模块，N‑1个均衡模块共同构成均衡功能电路；所述均衡模块包括能量暂存与转移回路以及分别控制回路开关MOSFET的两个驱动电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟民，葛运旺，董红政，姚雷博，郭超，李龙星，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：新型
国别省市：河南;41
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