一种电池组充放电均衡电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电池组充放电均衡电路，电池组由多个单电池串联而成，所述电池组充放电均衡电路包括控制器、整流逆变模块、匝数切换开关、变压器、与单电池匹配的多个子均衡电路；本方案通过在电池组与控制器之间设置整流逆变模块、匝数切换开关、变压器、多个子均衡电路，建立电流双向流动机制，一方面将单电池过充电的能量经变压器、整流逆变模块反馈至电池组进行电池组整体充电，避免过充电损坏单电池，另一方面将电池组的能量经整流逆变模块、变压器传输至所匹配过放电的单电池进行充电，使得全体单电池可以同步放电工作，保护单电池的寿命。

A Battery Balance Circuit for Charge and Discharge

【技术实现步骤摘要】
一种电池组充放电均衡电路
本专利技术涉及电源领域，特别是一种电池组充放电均衡电路。
技术介绍
由于单个电池的电压值一定，为了提高额定的电压输出，常常业界普遍采用多个单电池串联构成电池组作为电源。然而，由于制作工艺或者材料本身的局限性，电池组上的每个单电池性能不可避免的存在差异，那就会导致充电时有单电池早于其他电池充满，放电时存在单电池早于其他电池放电完成，因而导致单电池过充电或过放电，单个电池受损进而影响整体电池组的寿命。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种可协调电池组中不同单电池之间充放电均衡的电路。本专利技术的实施例采用的技术方案是：一种电池组充放电均衡电路，电池组由多个单电池串联而成，所述电池组充放电均衡电路包括控制器、整流逆变模块、匝数切换开关、变压器、与单电池匹配的多个子均衡电路；所述整流逆变模块连接在电池组与所述变压器的初级线圈之间用于双向转换电流；所述匝数切换开关受控于所述控制器，并用于切换所述变压器初级线圈的匝数以改变变压器的能量传输方向；所述变压器具有多个次级线圈，多个所述次级线圈与所述子均衡电路一一对应连接；所述子均衡电路受控于所述控制器，用于将所匹配的单电池过充电的能量经变压器、整流逆变模块反馈至电池组进行电池组整体充电，以及将电池组的能量经整流逆变模块、变压器传输至所匹配过放电的单电池进行充电。进一步，所述子均衡电路皆包括推挽电路、第一滤波电容、滤波控制管、缓冲电感、电流检测电阻；所述推挽电路一端与变压器的次级线圈连接，另一端分别与第一滤波电容、缓冲电感连接，并受控于控制器；所述滤波控制管连接在单电池与第一滤波电容之间且控制极与控制器连接；所述缓冲电感经电流检测电阻与单电池连接，所述电流检测电阻两端皆与所述控制器连接。更进一步，所述子均衡电路包括第二滤波电容，该第二滤波电容一端与单电池连接，另一端与缓冲电感和电流检测电阻的中间连接点相连。进一步，所述整流逆变模块包括四个场效应管组成的全桥和与所述场效应管并联的四个整流二极管，所述四个场效应管的控制极与控制器连接。进一步，所述匝数切换开关采用继电器，该继电器受控于所述控制器。本专利技术实施例的有益效果：本方案通过在电池组与控制器之间设置整流逆变模块、匝数切换开关、变压器、多个子均衡电路，建立电流双向流动机制，一方面将单电池过充电的能量经变压器、整流逆变模块反馈至电池组进行电池组整体充电，避免过充电损坏单电池，另一方面将电池组的能量经整流逆变模块、变压器传输至所匹配过放电的单电池进行充电，使得全体单电池可以同步放电工作，保护单电池的寿命。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1是本专利技术实施例的电路原理图。具体实施方式如图1所示，为本专利技术实施例的一种电池组充放电均衡电路，电池组由多个单电池(E1、E2～En)串联而成，所述电池组充放电均衡电路包括控制器100、整流逆变模块200、匝数切换开关K1、变压器T1、与单电池匹配的多个子均衡电路300；所述整流逆变模块200连接在电池组与所述变压器T1的初级线圈之间用于双向转换电流；所述匝数切换开关K1受控于所述控制器100，并用于切换所述变压器T1初级线圈的匝数以改变变压器T1的能量传输方向；所述变压器T1具有多个次级线圈，多个所述次级线圈与所述子均衡电路300一一对应连接；所述子均衡电路300受控于所述控制器100，用于将所匹配的单电池过充电的能量经变压器T1、整流逆变模块200反馈至电池组进行电池组整体充电，以及将电池组的能量经整流逆变模块200、变压器T1传输至所匹配过放电的单电池进行充电。本方案通过在电池组与控制器之间设置整流逆变模块、匝数切换开关、变压器、多个子均衡电路，建立电流双向流动机制，一方面将单电池过充电的能量经变压器、整流逆变模块反馈至电池组进行电池组整体充电，避免过充电损坏单电池，另一方面将电池组的能量经整流逆变模块、变压器传输至所匹配过放电的单电池进行充电，使得全体单电池可以同步放电工作，保护单电池的寿命。作为本技术方案的具体实施方式，上述子均衡电路300皆包括推挽电路(如Q1与Q2组合，或Q4与Q5组合)、第一滤波电容C1/C4、滤波控制管Q3/Q6、缓冲电感L1/L2、电流检测电阻R1/R2；上述推挽电路一端与变压器T1的次级线圈连接，另一端分别与第一滤波电容C1/C4、缓冲电感L1/L2连接，并受控于控制器100；所述滤波控制管Q3/Q6连接在单电池与第一滤波电容C1/C4之间且控制极与控制器100连接；所述缓冲电感L1/L2经电流检测电阻R1/R2与单电池连接，所述电流检测电阻R1/R2两端皆与所述控制器100连接分别用于检测单电池的电压与电流。本方案具体实施方式的工作过程为：(1)当电池组进入充电状态，以单电池E1为例，控制器100通过电流检测电阻R1检测电池电压，当其中电池电压接近充满(达到预定值)，控制器100控制匝数切换开关K1将动触片连接触点1，并且控制器100触发滤波控制管Q3导通，从而第一波电容C1处于滤波状态，缓冲电感L1不再有交流电阻。当K1连接触点1，此时变压器T1初级线圈的电压高于电池组正极，电流流向电池组：当电池E1电压接近电池上限电压，Q1,Q2组成的推挽电路开始工作，把电池E1过充的能量通过电流检测电阻R1、缓冲电感L1、Q1、Q2转移到变压器T1，再经过整流逆变模块200的整流后进入电池组整体充电，从而将过充的电能利用起来反补整个电池组进行充电，既能保护了电池又节约了电能；在此过程中，控制器100通过电压检测控制Q1，Q2导通脉宽使E1电压稳定到安全充电电压状态恒压充电。所有其它已接近充满的电池(E2～En)都处于这种反馈能量工作模式直到所有电池充满。充电状态结束，充电电源断开，整体均衡电路除电压检测关闭。(2)当整体电池处于放电状态：假设存在电池En过放电(当电池组电压接近低电量状态而此时En由于容量相对整体电池偏低，En开始处于电池不允许放放电状态)，控制器100触发滤波控制管Q3/Q6截止，从而第一滤波电容C1/C4停止滤波，缓冲电感L1，L2处于缓冲状态(具有交流电阻，若无交流电阻缓冲会烧掉推挽电路的开关管)，整个电路进入单电池充电状态。具体为：控制器100控制匝数切换开关K1将动触片连接2触点，此时变压器T1初级线圈的匝数减少，而次级低压线圈的电压高于电池En，电能从电池组流程单电池En,经整流逆变模块200将电池组的直流电逆变为交流电，然后由变压器将交流电传输至推挽电路，推挽电路Q4、Q5组成同步整流，同步整流后的电能经过电感L2缓冲后，再通过电流检测电阻R2给电池En充电，电压检测使充电电压与整体电池组电压保持同步状态，当所有电池电压接近放电截止电压，电池自动保护断开，整体均衡电路关闭，电压检测关闭避免耗电影响电池寿命，直到充电状态开始电压检测启动。需要指出的是，本实施例所采用的推挽电路功率比反激变压器大几倍；反激变压器对功率管耐压要求很高，推挽电路对功率管耐压值只要高于电源电压就行了，功率管耐压越高内阻越大，损耗越大。作为本技术方案的另一实施例，所述子均衡电路300还包括第二滤波电容C2/C3，该第二滤波电容一端与单电池连接，另一端与缓冲电感L1/L2和电流检测电阻R1/R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池组充放电均衡电路，电池组由多个单电池串联而成，其特征在于：所述电池组充放电均衡电路包括控制器、整流逆变模块、匝数切换开关、变压器、与单电池匹配的多个子均衡电路；所述整流逆变模块连接在电池组与所述变压器的初级线圈之间用于双向转换电流；所述匝数切换开关受控于所述控制器，并用于切换所述变压器初级线圈的匝数以改变变压器的能量传输方向；所述变压器具有多个次级线圈，多个所述次级线圈与所述子均衡电路一一对应连接；所述子均衡电路受控于所述控制器，用于将所匹配的单电池过充电的能量经变压器、整流逆变模块反馈至电池组进行电池组整体充电，以及将电池组的能量经整流逆变模块、变压器传输至所匹配过放电的单电池进行充电。

【技术特征摘要】
1.一种电池组充放电均衡电路，电池组由多个单电池串联而成，其特征在于：所述电池组充放电均衡电路包括控制器、整流逆变模块、匝数切换开关、变压器、与单电池匹配的多个子均衡电路；所述整流逆变模块连接在电池组与所述变压器的初级线圈之间用于双向转换电流；所述匝数切换开关受控于所述控制器，并用于切换所述变压器初级线圈的匝数以改变变压器的能量传输方向；所述变压器具有多个次级线圈，多个所述次级线圈与所述子均衡电路一一对应连接；所述子均衡电路受控于所述控制器，用于将所匹配的单电池过充电的能量经变压器、整流逆变模块反馈至电池组进行电池组整体充电，以及将电池组的能量经整流逆变模块、变压器传输至所匹配过放电的单电池进行充电。2.根据权利要求1所述的一种电池组充放电均衡电路，其特征在于：所述子均衡电路皆包括推挽电路、第一滤波电容、滤波控制管、缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖红林，
申请(专利权)人：廖红林，
类型：发明
国别省市：湖南,43