專利名稱：電能轉(zhuǎn)移式電池均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)電池組各單體電池進(jìn)行電能均衡的裝置，尤其是將不同電壓的電池以低損耗方式進(jìn)行電能轉(zhuǎn)移和均衡，達(dá)到所有單體電池電能基本一致的電池均衡器。
背景技術(shù)：
目前，已知的電池均衡器存在如下不足一是均衡器間以消耗多余電能為主，將電壓高的電池多余的電能轉(zhuǎn)換成熱量釋放掉，以達(dá)到電壓平衡，不利于節(jié)能和環(huán)保；二是雖然實(shí)現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)移，但是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜或因采用專用集成電路如單片機(jī)而使成本較高；三是采取可編程硬件集中控制，使用統(tǒng)一接口和連接電纜分別控制，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免上述已知技術(shù)的不足，提供一種采用通用集成電路作為核心器件、能根據(jù)串聯(lián)電池組單體電池電壓差大小自動(dòng)進(jìn)行均衡控制、使各單體電池電壓和電能趨于一致、只有3個(gè)接線端的電能轉(zhuǎn)移式電池均衡器。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案達(dá)到的本實(shí)用新型由電壓差異檢測控制電路、方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路和均衡指示電路等四部分組成。其中U13是555時(shí)基集成電路(以下簡稱時(shí)基電路)，U14 U15是集成電壓比較器(以下簡稱比較器)，U16 U17是雙向模擬開關(guān)集成電路(以下簡稱開關(guān))。電壓差異檢測控制電路由電阻R5 R8、比較器U14、U15組成，電阻R5、R7、R8的一端與電池B25的正極連接，電阻R5的另一端與電阻R6的一端及比較器U14、U15的同相輸入端連接；電阻R6的另一端與公共地連接；比較器U14的反向輸入端與電池B26的正極連接，比較器U14的輸出端與電阻R7的另一端、t匕較器U15的反向輸入端以及開關(guān)U16的控制端C連接，比較器U15的輸出端與電阻R8的另一端以及開關(guān)U17的控制端C連接；方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路由時(shí)基電路U13、電阻Rl R4、電容C12組成，時(shí)基電路U13的腳4、腳8和電阻Rl、R3的一端與電池B25的正極連接；電阻R3的另一端和電阻R4的一端與時(shí)基電路U13的腳7連接；電阻R4的另一端和電容C12的一端與時(shí)基電路U13的腳2、腳6連接；時(shí)基電路U13的腳5和電阻Rl的另一端與電阻R2的一端連接；電容C12及電阻R2的另一端以及時(shí)基電路U13的腳I與公共地連接；時(shí)基電路U13的腳3與開關(guān)U16、U17的輸入端X連接；執(zhí)行電路由開關(guān)U16、U17、電阻R9、R10、二極管D18、D19、場效應(yīng)管Q22、Q23以及電感L24組成，開關(guān)U16、U17的輸出端Y分別與電阻R9、R10的一端及場效應(yīng)管Q22、Q23的柵極連接；場效應(yīng)管Q22、Q23的漏極與二極管D18的陽極和二極管D19的陰極以及電感L24的一端連接；電阻R9的另一端和場效應(yīng)管Q22的源極以及二極管D18的陰極與電池B25的正極連接；電阻RlO的另一端和場效應(yīng)管Q23的漏極及二極管D19的陽極與公共地連接；電感L24的另一端與電池B26的正極連接；電池B25的負(fù)極與電池B26的正極連接；均衡指示電路由電阻Rll和發(fā)光二極管D20、D21組成，電阻Rll的一端與發(fā)光二極管D20的陽極和發(fā)光二極管D21的陰極連接，電阻Rll的另一端與電池B26的正極連接，發(fā)光二極管D20的陰極和發(fā)光二極管D21的陽極與場效應(yīng)管Q22的漏極連接；比較器U14、U15在去掉電阻R7、R8的情況下可以使用集成運(yùn)算放大器，場效應(yīng)管Q22為P溝道場效應(yīng)管，場效應(yīng)管Q23為N溝道場效應(yīng)管。本實(shí)用新型只有3個(gè)接線端，分別與串聯(lián)電池組的正極、負(fù)極及電池串聯(lián)交匯點(diǎn)連接，如果電池B25的電壓高于電池B26，比較器U14輸出高電平，比較器U15輸出低電平，開關(guān)U16閉合，開關(guān)U17打開，方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路不斷輸出具有一定頻率和功率的矩形波，在矩形波的負(fù)半周期，場效應(yīng)管Q22導(dǎo)通，電池B25中的多余電量經(jīng)場效應(yīng)管Q22向電感L24充電，在矩形波的正半周期，場效應(yīng)管Q22截止，由于電感的特性，電感L24中的電流不會(huì)突然消失，而是經(jīng)電池B26、二極管D19繼續(xù)流動(dòng)，將暫存在電感L24中的電能充入到電池B26中，提高電池B26的電壓，實(shí)現(xiàn)了電能從電池B25向電池B26的轉(zhuǎn)移，直至電池B25和電池B26的電壓相等為止；相反，如果電池B26的電壓高于電池B25，則比較器U14輸出低電平，比較器U15輸出高電平，開關(guān)U16打開，開關(guān)U17閉合，在矩形波的正半周期，場效應(yīng)管Q23導(dǎo)通，電池B26中的多余電能經(jīng)場效應(yīng)管Q23向電感L24充電，在矩形波的負(fù)半周期，場效應(yīng)管Q23截止，電感L24中的電流經(jīng)二極管D18、電池B25繼續(xù)流動(dòng)，將暫存在電感L24中的電能充入到電池B25中，提高電池B25的電壓，實(shí)現(xiàn)了電能從電池B26向電池B25的轉(zhuǎn)移，直至電池B26和電池B25的電壓相等為止。均衡指示電路由電阻RlI、發(fā)光二極管D20、D21組成，進(jìn)行電池均衡指示。本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)，無論電池處于哪個(gè)狀態(tài)，均衡器均工作，包括充電、放電、靜止和恢復(fù)狀態(tài)，均衡電流的大小與相鄰電池的電壓差有關(guān)，電壓差大，均衡電流大，電能轉(zhuǎn)移速度快，電壓差小，均衡電流小，電能轉(zhuǎn)移速度小，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性；發(fā)光二極管的亮度變化可以反映出電池壓差的大小或均衡電流的大小，電池壓差大，均衡電流越大，電能轉(zhuǎn)移速度快，發(fā)光二極管的亮度高，反之，電池壓差小，均衡電流小，電能轉(zhuǎn)移速度小，發(fā)光二極管的亮度暗，電池完成均衡后，靜態(tài)工作電流很小，僅為毫安級(jí)，對(duì)于頻繁使用的電池組，無需加設(shè)開關(guān)；所用電子元器件均為普通電子元器件，電路簡潔，實(shí)用性強(qiáng)；只有3根連接線，安裝、使用和管理非常方便。

附圖是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明圖中Rl Rll電阻，C12電容，U13時(shí)基電路，U14 U15比較器，U16 U17開關(guān)，D18 D19 二極管，D20 D21發(fā)光二極管，Q22 Q23場效應(yīng)管，L24電感，B25 B26電池。
具體實(shí)施方式
電壓差異檢測控制電路由電阻R5 R8、比較器U14、U15組成，電阻R5、R7、R8的一端與電池B25的正極連接，電阻R5的另一端與電阻R6的一端及比較器U14、U15的同相輸入端連接；電阻R6的另一端與公共地連接；比較器U14的反向輸入端與電池B26的正極連接，比較器U14的輸出端與電阻R7的另一端、比較器U15的反向輸入端以及開關(guān)U16的控制端C連接，比較器U15的輸出端與電阻R8的另一端以及開關(guān)U17的控制端C連接，該功能電路用于實(shí)時(shí)檢測電池B25、B26電壓，并由比較器U14、U15輸出控制信號(hào)。方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路由時(shí)基電路U13、電阻Rl R4、電容C12組成，時(shí)基電路U13的腳4、腳8和電阻R1、R3的一端與電池B25的正極連接；電阻R3的另一端和電阻R4的一端與時(shí)基電路U13的腳7連接；電阻R4的另一端和電容C12的一端與時(shí)基電路U13的腳
2、腳6連接；時(shí)基電路U13的腳5和電阻Rl的另一端與電阻R2的一端連接；電容C12及電阻R2的另一端以及時(shí)基電路U13的腳I與公共地連接；時(shí)基電路U13的腳3與開關(guān)U16、U17的輸入端X連接，該功能電路的輸出信號(hào)為場效應(yīng)管Q22、Q23提供驅(qū)動(dòng)電壓。執(zhí)行電路由開關(guān)U16、U17、電阻R9、R10、二極管D18、D19、場效應(yīng)管Q22、Q23以及電感L24組成，開關(guān)U16、U17的輸出端Y分別與電阻R9、R10的一端及場效應(yīng)管Q22、Q23的柵極連接；場效應(yīng)管Q22、Q23的漏極與二極管D18的陽極和二極管D19的陰極以及電感L24的一端連接；電阻R9的另一端和場效應(yīng)管Q22的源極以及二極管D18的陰極與電池B25的正極連接；電阻RlO的另一端和場效應(yīng)管Q23的漏極及二極管D19的陽極與公共地連接；電感L24的另一端與電池B26的正極連接；電池B25的負(fù)極與電池B26的正極連接，該功能電路用于電池B25、B26之間進(jìn)行電能轉(zhuǎn)移，將電壓高的電池中的部分電能轉(zhuǎn)移到電壓低的電池中，提高低電壓電池的電能和電壓。均衡指示電路由電阻Rll和發(fā)光二極管D20、D21組成，電阻Rll的一端與發(fā)光二極管D20的陽極和發(fā)光二極管D21的陰極連接，電阻Rll的另一端與電池B26的正極連接，發(fā)光二極管D20的陰極和發(fā)光二極管D21的陽極與場效應(yīng)管Q22的漏極連接，該功能電路用于電池B25、B26之間進(jìn)行電能轉(zhuǎn)移指示。
權(quán)利要求1.一種電能轉(zhuǎn)移式電池均衡器，其特征是 (1)、電壓差異檢測控制電路由電阻R5 R8、比較器U14、U15組成，電阻R5、R7、R8的一端與電池B25的正極連接，電阻R5的另一端與電阻R6的一端及比較器U14、U15的同相輸入端連接；電阻R6的另一端與公共地連接；比較器U14的反向輸入端與電池B26的正極連接，比較器U14的輸出端與電阻R7的另一端、比較器U15的反向輸入端以及開關(guān)U16的控制端C連接，比較器U15的輸出端與電阻R8的另一端以及開關(guān)U17的控制端C連接； (2)、方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路由時(shí)基電路U13、電阻Rl R4、電容C12組成，時(shí)基電路U13的腳4、腳8和電阻R1、R3的一端與電池B25的正極連接；電阻R3的另一端和電阻R4的一端與時(shí)基電路U13的腳7連接；電阻R4的另一端和電容C12的一端與時(shí)基電路U13的腳2、腳6連接；時(shí)基電路U13的腳5和電阻Rl的另一端與電阻R2的一端連接；電容C12及電阻R2的另一端以及時(shí)基電路U13的腳I與公共地連接；時(shí)基電路U13的腳3與開關(guān)U16、U17的輸入端X連接； (3)、執(zhí)行電路由開關(guān)U16、U17、電阻R9、R10、二極管D18、D19、場效應(yīng)管Q22、Q23以及電感L24組成，開關(guān)U16、U17的輸出端Y分別與電阻R9、R10的一端及場效應(yīng)管Q22、Q23的柵極連接；場效應(yīng)管Q22、Q23的漏極與二極管D18的陽極和二極管D19的陰極以及電感L24的一端連接；電阻R9的另一端和場效應(yīng)管Q22的源極以及二極管D18的陰極與電池B25的正極連接；電阻RlO的另一端和場效應(yīng)管Q23的漏極及二極管D19的陽極與公共地連接；電感L24的另一端與電池B26的正極連接；電池B25的負(fù)極與電池B26的正極連接； (4)、均衡指示電路由電阻Rll和發(fā)光二極管D20、D21組成，電阻Rll的一端與發(fā)光二極管D20的陽極和發(fā)光二極管D21的陰極連接，電阻Rll的另一端與電池B26的正極連接，發(fā)光二極管D20的陰極和發(fā)光二極管D21的陽極與場效應(yīng)管Q22的漏極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)移式電池均衡器，其特征是開關(guān)U16、U17采用雙向模擬開關(guān)集成電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)移式電池均衡器，其特征是比較器U14、U15在去掉電阻R7、R8的情況下可以使用集成運(yùn)算放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能轉(zhuǎn)移式電池均衡器，其特征是場效應(yīng)管Q22使用P溝道場效應(yīng)管，場效應(yīng)管Q23使用N溝道場效應(yīng)管。
專利摘要一種電能轉(zhuǎn)移式電池均衡器。包括電壓差異檢測控制電路、方波發(fā)生與驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路和均衡指示電路等功能電路。主要換能器件為電感L24、場效應(yīng)管Q22～Q23、二極管D18～D19等，實(shí)時(shí)檢測相鄰電池B25～B26的電壓差，并根據(jù)電壓差的情況開啟或關(guān)閉均衡執(zhí)行電路，將電壓高的電池電能轉(zhuǎn)移到電壓低的電池，提高低電壓電池的電能和電壓，直至兩電池電壓相同或相近，提高電能利用效率，工作于電池的充電、放電、恢復(fù)、靜止等全部階段，能有效延長電池的使用壽命。只有3個(gè)接線端，具有結(jié)構(gòu)簡單、均衡效率高、實(shí)用、節(jié)能等特點(diǎn)。電池?cái)?shù)量較多時(shí)，只需對(duì)均衡器進(jìn)行級(jí)聯(lián)即可，電池串聯(lián)數(shù)量不受限制，同樣適用于串聯(lián)超級(jí)電容器組。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202817797SQ20122015399
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月2日
發(fā)明者周寶林 申請(qǐng)人:周寶林