蓄电池组或超级电容器组充放电快速均衡装置制造方法及图纸

蓄电池组或超级电容器组充放电快速均衡装置。本发明专利技术涉及蓄电池组或超级电容器组充放电监控领域。它解决了现有均衡装置均衡速度慢的问题，从而有效地避免了充放电过程中存在的个别单体过充或过放。它的均衡控制器中的单片机连有充放电单体、飞渡电容的电压测量调理电路，其电压通过译码器控制光电继电器进行选通，还连有用于检测充放电电流的电流传感器，以及用于控制升降压变换式飞渡电容均衡器的ＭＯＳＦＥＴ驱动器和控制继电器阵列的数字输出转换器，其中继电器阵列用于控制均衡器与充放电单体的通断，ＭＯＳＦＥＴ驱动器由单片机控制，控制均衡电流的大小。它以满足大电流充放电对均衡速度的要求，达到保护充放电单体，延长其使用寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池组或超级电容器组充放电监控领域。
技术介绍
由于环境污染和能源危机两大问题，世界各国广泛开展了电动汽车的研发 热潮，而电池是电动汽车发展的瓶颈，其原因主要是电池的比能量和比功率不 能同时满足电动汽车的要求，另外电池的循环使用寿命也是一个重要的问题。 前者有待于新型电池的问世，而后者——电池的寿命可以通过电池充放电过程 的监控管理得到延长。电池充放电时的过充或过放是造成电池寿命縮短或直接 损坏的主要原因，充放电均衡控制是提高电池容量利用率、避免电池单体过充 或过放的最有效手段。目前，蓄电池(或超级电容器)组单体电压均衡方法主要有以下几种稳 压管法、开关电阻法、同轴多输出绕组变压器法、buck-boost变换器法和飞渡电容法等。其中稳压管法和开关电阻法只能用于充电过程中的电压均衡，且稳 压管和电阻会发热，耗费能量，同时给电池组带来散热问题。同轴多输出绕组 变压器法由于在实际中多个输出绕组的匹配困难，任何偏差都会带来均衡误 差，无法用控制的方法来解决，同时由于变压器的寄生效应，尤其是漏感的存 在，采用同轴多输出绕组变压器实现电池组单体电压的完全均衡难度比较大。 buck-boost变换器法虽然具有能量损耗小、在充电和放电过程均可进行均衡、均衡电流可以调制、相邻单体之间能量转移速度快等优点，但是当串联单体数 量众多，电压最高和最低的电池相隔多个单体时，均衡效率会大大降低。飞渡 电容法虽然可以实现能量在电池组任意两个单体之间的直接转移，没有重复无 效的能量流动，但是由于均衡电流受飞渡电容电压与电池组中单体电压之差的 限制，随着均衡过程的进行，均衡速度会越来越慢，无法实现完全均衡。另外， 对于超级电容器组来说，由于其充放电电流大，充放电速度快，这对均衡速度 提出了更高的要求，上述方法都不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有均衡装置均衡速度慢的问题，从而有效地避免了充放电过程中存在的个别单体过充或过放弊端，提出了一种蓄电池组或超级电容器 组充放电快速均衡装置。本专利技术包括升降压变换式飞渡电容均衡器和均衡控制器；均衡控制器包括 单片机、电压测量调理电路、电流传感器、MOSFET驱动器、扩展数字输出 转换器、译码器、光电继电器组和继电器阵列；电流传感器的电压信号输出端 连接单片机的第一个AD转换器的输入端，单片机的两路脉宽调制信号输出端 连接MOSFET驱动器的两路脉冲信号输入端，MOSFET驱动器的两路控制信 号输出端连接升降压变换式飞渡电容均衡器的受控信号输入端，升降压变换式 飞渡电容均衡器的两个能量输入输出端分别通过继电器阵列的n个开关阵列 分别连接在n个蓄电池或n个超级电容器的正负极上，继电器阵列的n个受控 端分别连接扩展数字输出转换器的n个输出控制端，扩展数字输出转换器的输 入控制端连接单片机的第二控制信号输出端；光电继电器组的n+l个光电继电 器的输入端分别连接在n个蓄电池或n个超级电容器正负极上和升降压变换式 飞渡电容均衡器的飞渡电容的正负极上，光电继电器组的电压信号输出端连接 电压测量调理电路的电压信号输入端，电压测量调理电路的电压信号输出端连 接单片机的第二个AD转换器输入端，光电继电器组的n+l个光电继电器的受 控端分别连接译码器的n+l个输出端，译码器的信号输入端连接单片机的第一 控制信号输出端。本专利技术的升降压变换式飞渡电容均衡器由第一 MOSFET开 关管T,、第二 MOSFET开关管T2、第一续流二极管D,、第二续流二极管D2、 电感丄和飞渡电容CF组成；第一 MOSFET开关管^的栅极和第二 MOSFET 开关管T2的栅极为升降压变换式飞渡电容均衡器的受控信号输入端,MOSFET 驱动器的两路控制信号输出端分别连接第一 MOSFET开关管的栅极和第二 MOSFET开关管T2的栅极，第一 MOSFET开关管^的源极、第二 MOSFET 开关管T2的漏极与电感Z的一端连接，第一 MOSFET开关管L的漏极为升 降压变换式飞渡电容均衡器的一个能量输入输出端，第二 MOSFET开关管T2 的源极连接飞渡电容CF的负极，飞渡电容CF的正极与电感￡的另一端连接为 升降压变换式飞渡电容均衡器的另一个能量输入输出端；第一续流二极管Dl 的正极和负极分别连接第一 MOSFET开关管Tt的源极和漏极，第二续流二极 管D2的正极和负极分别连接第二 MOSFET开关管T2的源极和漏极。本专利技术是针对大电流快速充电的蓄电池组或超级电容器组，提供一种充放 电快速均衡装置，以满足大电流充放电对均衡速度的要求，从而避免容量小的 电池或超级电容器单体过充或过放，达到保护电池或超级电容器，延长其使用 寿命的目的。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的升降压变换式飞渡电容均衡 器1通过继电器阵列28与蓄电池组或超级电容器组连接的电路结构示意图， C广Cn为被均衡的串联蓄电池组或超级电容器组单体，/为充电电流，S广Sn为 继电器阵列28的继电器切换控制开关；图3是本专利技术对两个存在容量偏差且 有初始压差的超级电容器在串联充电时进行均衡仿真的电压变化曲线图；图4 是本专利技术对两个存在容量偏差且有初始压差的超级电容器在串联放电时进行 均衡仿真的电压变化曲线图；图5和图6是对四个超级电容器在串联循环充放 电过程进行电压均衡时单体电压变化曲线图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1或图2说明本实施方式，本实施方式由升降 压变换式飞渡电容均衡器1和均衡控制器2组成；均衡控制器2由单片机21、 电压测量调理电路22、电流传感器23、 MOSFET驱动器24、扩展数字输出转 换器25、译码器26、光电继电器组27和继电器阵列28组成。电流传感器23 的电压信号输出端连接单片机21的第一个AD转换器的输入端，单片机21的 两路脉宽调制信号输出端连接MOSFET驱动器24的两路脉冲信号输入端， MOSFET驱动器24的两路控制信号输出端连接升降压变换式飞渡电容均衡器 1的受控信号输入端，升降压变换式飞渡电容均衡器1的两个能量输入输出端 分别通过继电器阵列28的n个开关阵列分别连接在n个蓄电池或n个超级电 容器的正负极上，继电器阵列28的n个受控端分别连接扩展数字输出转换器 25的n个输出控制端，扩展数字输出转换器25的输入控制端连接单片机21 的第二控制信号输出端；光电继电器组27的n+l个光电继电器的输入端分别 连接在n个蓄电池或n个超级电容器正负极上和升降压变换式飞渡电容均衡器 1的飞渡电容的正负极上，光电继电器组27的电压信号输出端连接电压测量 调理电路22的电压信号输入端，电压测量调理电路22的电压信号输出端连接单片机21的第二个AD转换器输入端，光电继电器组27的n+l个光电继电器 的受控端分别连接译码器26的n+l个输出端，译码器26的信号输入端连接单 片机21的第一控制信号输出端。具体实施方式二结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式一不同点在于升降压变换式飞渡电容均衡器1由第一 MOSFET开关管T 第二 MOSFET开关管T2、第一续流二极管D!、第二续流二极管D2、电感丄 和飞渡电容CF组成；第一 MOSFET开关管的栅极和第二 MOSFET开关管 T2的栅极为升降压变换式飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
蓄电池组或超级电容器组充放电快速均衡装置，其特征在于它包括升降压变换式飞渡电容均衡器（１）和均衡控制器（２）；均衡控制器（２）包括单片机（２１）、电压测量调理电路（２２）、电流传感器（２３）、ＭＯＳＦＥＴ驱动器（２４）、扩展数字输出转换器（２５）、译码器（２６）、光电继电器组（２７）和继电器阵列（２８）；电流传感器（２３）的电压信号输出端连接单片机（２１）的第一个ＡＤ转换器的输入端，单片机（２１）的两路脉宽调制信号输出端连接ＭＯＳＦＥＴ驱动器（２４）的两路脉冲信号输入端，ＭＯＳＦＥＴ驱动器（２４）的两路控制信号输出端连接升降压变换式飞渡电容均衡器（１）的受控信号输入端，升降压变换式飞渡电容均衡器（１）的两个能量输入输出端分别通过继电器阵列（２８）的ｎ个开关阵列分别连接在ｎ个蓄电池或ｎ个超级电容器的正负极上，继电器阵列（２８）的ｎ个受控端分别连接扩展数字输出转换器（２５）的ｎ个输出控制端，扩展数字输出转换器（２５）的输入控制端连接单片机（２１）的第二控制信号输出端；光电继电器组（２７）的ｎ＋１个光电继电器的输入端分别连接在ｎ个蓄电池或ｎ个超级电容器正负极上和升降压变换式飞渡电容均衡器（１）的飞渡电容的正负极上，光电继电器组（２７）的电压信号输出端连接电压测量调理电路（２２）的电压信号输入端，电压测量调理电路（２２）的电压信号输出端连接单片机（２１）的第二个ＡＤ转换器输入端，光电继电器组（２７）的ｎ＋１个光电继电器的受控端分别连接译码器（２６）的ｎ＋１个输出端，译码器（２６）的信号输入端连接单片机（２１）的第一控制信号输出端。...

【技术特征摘要】
1、蓄电池组或超级电容器组充放电快速均衡装置，其特征在于它包括升降压变换式飞渡电容均衡器(1)和均衡控制器(2)；均衡控制器(2)包括单片机(21)、电压测量调理电路(22)、电流传感器(23)、MOSFET驱动器(24)、扩展数字输出转换器(25)、译码器(26)、光电继电器组(27)和继电器阵列(28)；电流传感器(23)的电压信号输出端连接单片机(21)的第一个AD转换器的输入端，单片机(21)的两路脉宽调制信号输出端连接MOSFET驱动器(24)的两路脉冲信号输入端，MOSFET驱动器(24)的两路控制信号输出端连接升降压变换式飞渡电容均衡器(1)的受控信号输入端，升降压变换式飞渡电容均衡器(1)的两个能量输入输出端分别通过继电器阵列(28)的n个开关阵列分别连接在n个蓄电池或n个超级电容器的正负极上，继电器阵列(28)的n个受控端分别连接扩展数字输出转换器(25)的n个输出控制端，扩展数字输出转换器(25)的输入控制端连接单片机(21)的第二控制信号输出端；光电继电器组(27)的n+1个光电继电器的输入端分别连接在n个蓄电池或n个超级电容器正负极上和升降压变换式飞渡电容均衡器(1)的飞渡电容的正负极上，光电继电器组(27)的电压信号输出端连接电压测量调理电路(22)的电压信号输入端，电压测量调理电路(22)的电压信号输出端连接单片机(21)的第二个AD转换器输入端，光电继电器组(27)的n+1个光电继电器的受控端分别连接译码器(26)的n+1个输出端，译码器(26)...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯仁贵，朱春波，武国良，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]